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这篇综述聚焦聚合物微针（MNs）在大分子药物递送领域的应用。MNs 能突破生物屏障，实现精准微创透皮给药。文中介绍了多种 MNs 类型及其在癌症免疫治疗、糖尿病管理、骨质疏松治疗中的应用，探讨其面临的挑战，展现出在临床转化方面的巨大潜力。
引言
在生命科学和健康医学领域，大分子药物，如蛋白质、RNA、肽等，在复杂疾病治疗中至关重要。然而，它们面临着诸多难题，像免疫原性、稳定性差、分子量高以及递送效率低等。传统给药方式在应对这些问题时存在局限，而微针（MNs）技术的出现，为大分子药物递送带来了新的曙光。它能有效绕过皮肤的角质层这一生物屏障，实现精准且微创的透皮给药，开启了药物递送的新篇章。
微针的类型
- 固体微针：固体微针是微针家族中较为基础的一种类型。它结构简单，通常由聚合物材料制成。虽然不具备容纳药物的内部空间，但可通过预处理皮肤，增加皮肤的通透性，为后续药物递送创造有利条件。在实际应用中，固体微针可以先在皮肤上形成微小的通道，然后再使用其他方式将药物导入皮肤，这种预处理的方式能提高大分子药物进入皮肤的效率。
- 涂层微针：涂层微针则是在微针表面涂覆药物。当微针刺入皮肤后，涂层会逐渐溶解，从而将药物释放到皮肤组织中。这种微针的优势在于可以精确控制药物的剂量，并且涂层的存在能够保护药物免受外界环境的影响，提高药物的稳定性。例如，在一些需要局部高浓度药物治疗的疾病中，涂层微针可以将药物直接输送到病变部位，减少全身副作用。
- 空心微针：空心微针具有中空的结构，药物可以通过微针的中心通道直接注入皮肤组织。这种设计使得药物递送更加直接和高效，能够快速将大分子药物输送到目标位置。空心微针适用于对药物递送速度和剂量要求较高的治疗场景，如某些紧急治疗或需要快速起效的药物递送。
- 水凝胶形成微针：水凝胶形成微针（hydrogel-forming MNs）在接触皮肤后，能够吸收皮肤中的水分，形成水凝胶。这一特性使得药物可以在水凝胶中缓慢释放，实现药物的持续递送。水凝胶微针在免疫治疗等领域展现出良好的应用前景，因为免疫治疗往往需要药物在体内持续发挥作用，水凝胶微针正好满足了这一需求，能够维持药物在体内的有效浓度，提高治疗效果。
- 溶解微针：溶解微针（dissolving MNs）是目前研究较为热门的一种微针类型。它由可溶解的聚合物材料制成，在刺入皮肤后，会逐渐溶解并将包裹的药物释放到皮肤组织中。溶解微针在糖尿病治疗中得到了广泛应用，尤其是用于经皮胰岛素递送。与传统的胰岛素注射方式相比，溶解微针大大提高了患者的依从性，同时也改善了治疗效果，为糖尿病患者带来了更便捷、更舒适的治疗体验。
微针在疾病治疗中的应用
- 癌症免疫治疗：癌症免疫治疗旨在激活患者自身的免疫系统来对抗肿瘤。微针技术在这一领域发挥着重要作用。水凝胶微针能够持续释放免疫治疗药物，维持药物在肿瘤部位的有效浓度，增强免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。通过微针将免疫调节剂直接递送至肿瘤微环境，还可以调节肿瘤微环境中的免疫细胞活性，打破肿瘤的免疫逃逸机制，提高癌症免疫治疗的效果。
- 糖尿病管理：糖尿病是一种常见的慢性疾病，胰岛素的补充是治疗糖尿病的关键。溶解微针用于经皮胰岛素递送，改变了传统的胰岛素注射模式。这种给药方式不仅减少了患者对频繁注射的恐惧和痛苦，而且能够更好地模拟胰岛素的生理释放模式，使血糖控制更加平稳。临床研究表明，使用溶解微针递送胰岛素的患者，其血糖波动幅度明显减小，糖化血红蛋白（HbA1c）水平也得到了有效控制。
- 骨质疏松治疗：骨质疏松是一种以骨量减少、骨组织微结构破坏为特征的疾病。微针技术可以将促进骨生长的药物或生物活性物质精准地递送至骨组织。通过微针的微创给药方式，减少了对周围组织的损伤，同时提高了药物在骨组织中的浓度，促进骨细胞的增殖和分化，增强骨密度，从而为骨质疏松的治疗提供了新的策略。
面临的挑战
尽管微针技术在大分子药物递送方面展现出诸多优势，但目前仍面临一些挑战。成本问题是限制微针广泛应用的重要因素之一。微针的制备过程通常较为复杂，需要高精度的设备和技术，这使得微针的生产成本较高。此外，大规模生产的 scalability 问题也亟待解决。在保证微针质量的前提下，实现高效、低成本的大规模生产，是微针从实验室走向临床应用的关键。同时，微针与皮肤的相互作用机制还需要进一步深入研究，以优化微针的设计和提高药物递送效率。
未来展望
随着科技的不断进步，聚合物微针在大分子药物递送领域有着广阔的发展前景。解决成本和 scalability 问题后，聚合物微针有望实现临床转化的重大突破。未来，微针技术不仅将在药物递送方面发挥更大的作用，还可能在疾病诊断和个性化医学领域开拓新的应用。例如，结合生物传感器技术，微针可以实现对生物标志物的实时监测，为疾病的早期诊断提供依据。在个性化医学方面，根据患者的个体差异，定制化设计微针的药物载量和释放模式，实现精准治疗，进一步提高医疗服务的质量。
聚合物微针在大分子药物递送领域已经取得了显著进展，尽管面临挑战，但未来充满希望。它将持续推动生命科学和健康医学领域的创新，为人类健康带来更多福祉。
