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微针（MNs）技术在生物医学领域发展迅猛。这篇综述深入探讨其设计、材料、制备方法，以及在药物递送、诊断、治疗等方面的应用。MNs 有望革新医疗手段，但也面临临床测试、大规模生产等挑战，值得关注。
微针的类型
微针（MNs）可分为多种类型，各有特点和应用场景。
- 固体微针（SMNs）：通常由金属或其他刚性材料制成，能刺穿皮肤建立运输通道，还可作为电极，通过组织中的残留微孔实现药物递送1。
- 传统涂层微针（CMNs）：以 SMN 为基础，表面吸附药物或分子，但涂层效率会随时间降低，且受表面面积限制。可用于多种化合物的递送，如荧光素、抗原等2。
- 空心微针（HMNs）：内部有空心腔体，能容纳更多药物或流体，但使用时需要外部泵装置或施加压力。可用于胰岛素等药物的递送和间质液（ISF）的采集3。
- 溶解微针（DMNs）：由可生物降解的材料制成，如透明质酸（HA）、聚乙烯醇（PVA）等，使用方便且避免了生物相容性问题，应用范围从疫苗到美容行业4。
- 水凝胶形成微针（HfMNs）：利用肿胀聚合物，插入皮肤后聚合物与 ISF 相互作用膨胀，实现药物的控制释放，移除装置后结构仍保持完整5。
- 多孔微针（PMNs）：具有大量随机分布的孔隙，适合快速流体渗透，但通常比较脆弱。可通过毛细管力吸收 ISF6。
材料和制造
- 材料：微针技术使用的材料包括硅（Si）、玻璃、聚合物、金属等。硅和玻璃存在成本高、制造复杂等问题；聚合物具有生物可降解性、生物相容性好等优点；金属则可能导致组织损伤。还有一些其他材料，如碳水化合物聚合物也被广泛应用7。
- 制造方法：常见的制造方法有微成型、微加工技术（如光刻、激光切割、蚀刻）和增材制造（如注塑成型和 3D 打印）等。每种方法都有其优缺点，例如 3D 打印中的立体光刻（SLA）分辨率高但速度慢、成本高，而熔融沉积建模（FDM）速度快、成本低但分辨率较低8。
应用
- 穿刺和药物递送：微针可将各种物质输送到体内，如通过皮肤、眼睛等组织，具有快速起效、自我给药、提高患者依从性等优点。在穿刺时，需要考虑穿透力、深度和组织损伤等因素。研究发现，不同形状和尺寸的微针在穿透皮肤时表现不同，如三角形微针所需穿透力较低910。
- 流体提取、生物传感、监测分析物和生物信号记录：微针可用于采集生物样本，如 ISF 或血液，还能开发成生物传感器，检测各种生物分子。此外，微针电极可用于记录生物信号，如心电图（ECG）和脑电图（EEG），且能减少皮肤刺激，提高信号质量1112。
- 微针在微流体装置中的应用：微针在细胞培养和组织工程中也有重要应用，可精确控制细胞形态、增强细胞粘附和诱导细胞迁移。例如，有研究使用微针贴片治疗心肌梗死，将心脏基质细胞（CSCs）输送到受损区域，促进心脏功能恢复13。
结论
MN 技术已成为生物医学领域的创新工具，在药物递送、诊断和治疗等方面提供了新的解决方案。不同类型的微针适用于不同的应用场景，如聚合物或金属微针适合全身药物递送，可生物降解的聚合物微针常用于疫苗接种。然而，从实验研究到临床应用仍面临一些挑战，如需要确保微针的高重复性和精度、生物相容性和安全性，提高检测系统的定量能力，以及解决大规模生产和成本效率问题等1415。
目前的挑战和未来方向
目前 MNs 的研究和临床应用面临诸多限制。需要进行广泛的临床测试以确保其安全性和有效性，大规模制造仍具有挑战性，且存在监管障碍和知识产权问题。此外，当前的检测方法多为定性分析，检测蛋白质生物标志物存在困难，微针药物递送平台对药物释放的控制不够精确，微流体装置集成也面临堵塞、生物相容性等问题。未来的研究应注重提高微针的性能，如增强检测的定量能力、优化药物释放控制、改善微流体装置集成等，同时要满足临床应用的要求，推动 MN 技术的广泛应用1617。
