综述：用于生物传感和药物递送的工程化微针

这篇综述系统阐述了微针（MN）技术在生物传感和药物递送领域的最新进展。文章详细分析了MN的工程化设计（如材料选择、制造方法）、在生物标志物检测（如葡萄糖、miRNA）和多样化治疗分子递送（如小分子药物、核酸、蛋白质、纳米颗粒）中的应用，并探讨了其与光动力/声动力疗法、电刺激等新型治疗策略的协同作用。特别强调了闭环MN系统在糖尿病管理等场景的转化潜力，同时指出当前技术挑战（如长期生物相容性、规模化生产）及未来发展方向（如多路传感、AI整合）。

　　

微针技术概述

微针（MN）是长度数十至数百微米、直径小于1毫米的微创器械，可穿透皮肤角质层实现生物流体采集或药物递送。其优势在于减轻针头恐惧症患者的焦虑，提升治疗依从性。MN的发展历经多个阶段：20世纪60年代提出硅/金属固态MN概念，90年代引入半导体微加工技术，2000年后转向生物可降解聚合物（如PLGA、HA），2010年代拓展至集成生物传感器与药物递送功能。

微针在生物传感中的应用

生物流体提取与离线分析

MN通过空心结构或水凝胶吸附实现间质液（ISF）采集。例如，甲基丙烯酰化明胶（GelMA）MN可提取葡萄糖和万古霉素，浓度与血液水平一致。3D打印树脂MN能穿透表皮采样皮肤微生物组，较传统方法提升真菌门Ascomycota检出率。

电化学生物传感

CRISPR-Cas9激活的石墨烯界面MN可实时监测EB病毒DNA，而三电极导电MN通过适配体实现妥布霉素的电化学检测。便携式MN传感器整合智能手机无线传输，能同步监测酒精、乳酸和葡萄糖。

荧光与拉曼传感

近红外量子点标记的MN可记录疫苗接种史；银纳米颗粒修饰的聚甲基丙烯酸甲酯MN通过表面增强拉曼光谱（SERS）检测pH和活性氧（ROS），灵敏度达10^?10 mol/L。

比色传感

光晶体MN通过结构色变化指示伤口炎症因子（IL-6、TNF-α），而透明质酸（HA）MN集成pH指示剂和葡萄糖氧化酶（GOx），实现多指标可视化监测。

微针在药物递送中的突破

小分子药物

GelMA-β环糊精MN提升难溶性药物（如姜黄素）的稳定性，在黑色素瘤模型中显示抗癌活性。仿河豚球的MN球囊导管通过近红外触发释放雷帕霉素，有效抑制血管再狭窄。

核酸递送

自组装寡肽复合物MN递送GLP-1 shRNA，使糖尿病小鼠体重降低22%；CRISPR-Cas9质粒与光敏剂IR780共载MN通过基因-光热协同治疗三阴性乳腺癌。

蛋白质与疫苗

丝蛋白MN缓释人生长激素（rhGH），疗效等同每日注射；溶解性MN递送HIV包膜三聚体疫苗，诱导的浆细胞数量较单次注射提升16倍。

闭环系统

苯硼酸聚合物MN响应血糖变化，动态调节胰岛素/胰高血糖素释放；介孔MN联合离子电渗实现葡萄糖监测与胰岛素释放的自动化。

能量疗法协同应用

光动力MN（如载氯e6的硒纳米颗粒）通过产生活性氮物种（RNS）促进糖尿病伤口愈合；超声激活的锌卟啉MN对痤疮丙酸杆菌杀菌率达99.73%。电刺激MN通过摩擦纳米发电机驱动微电流，增强表皮生长因子（EGF）的伤口修复效能。

转化现状与挑战

FDA已批准Macroflux?（不锈钢MN递送去氨加压素）和Fluzone? ID（流感疫苗）等产品。临床转化障碍包括制造一致性（如Qtrypta?因药代动力学波动被拒）、长期生物相容性验证，以及多学科协作需求。未来需优化AI辅助的多路传感、开发环境响应性材料，并建立标准化生产流程以加速商业化。