基于DLP 3D生物打印的HAMA/GelMA复合水凝胶微针贴片：高效皮肤间质液提取新策略

为解决传统微针（MN）技术因形态控制不足、机械强度差导致的皮肤间质液（ISF）提取效率低的问题，山东大学团队通过数字光处理（DLP）3D生物打印技术开发了HAMA/GelMA复合水凝胶微针贴片。研究通过优化生物墨水比例（HAMA:GelMA=8:2）和打印参数（光强9?mW/cm2，曝光6?s），使微针单针承重达1.28?N，溶胀率超1200%，1分钟内可提取8.5?mg PBS并实现葡萄糖定量检测。该技术为无创诊断提供了高效、可定制的微针平台。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其真皮层富含与健康密切相关的生物标志物——皮肤间质液（Interstitial Fluid, ISF）。传统血液检测虽成熟但存在创伤大、操作复杂等问题，而现有ISF采集技术如微透析（Microdialysis）和抽吸水泡（Aspiration Blisters）又面临效率低、易感染的困境。微针（Microneedle, MN）技术的出现为这一领域带来曙光，但传统材料如硅、金属或玻璃制成的微针存在脆性高、需外接泵系统等缺陷，且制备工艺如注塑成型（Injection Molding）和深反应离子刻蚀（DRIE）难以兼顾精度与生物相容性。

针对上述挑战，山东大学的研究团队创新性地将甲基丙烯酰化透明质酸（Hyaluronic Acid Methacryloyl, HAMA）与甲基丙烯酰化明胶（Gelatin Methacryloyl, GelMA）复合水凝胶结合数字光处理（Digital Light Processing, DLP）3D生物打印技术，开发出具有优异机械性能和溶胀特性的微针贴片。该研究通过优化生物墨水配比和光固化参数，实现了微针形态的精准控制，相关成果发表在《International Journal of Pharmaceutics》。

研究团队采用的关键技术包括：1）通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证HAMA/GelMA的甲基丙烯酰化修饰；2）利用DLP 3D打印技术调控光强（9?mW/cm²）和曝光时间（6?s）实现微针高精度成型；3）采用离体猪腹部皮肤模型评估穿透性能；4）基于琼脂糖水凝胶模拟ISF环境进行葡萄糖回收率测试。

材料优化与性能表征
通过调整HAMA与GelMA比例（8:2），显著改善了水凝胶的交联网络结构。FTIR光谱显示，1720?cm^-1处的特征峰证实了甲基丙烯酰基的成功引入。该配比下微针的压缩模量提升至1.28?N/针，溶胀率突破1200%，远超传统PDMS模具法制备的微针（如Chang等报道的1.4?mg/min提取量）。

打印参数调控
系统优化显示，当光强为9?mW/cm²、单层曝光6?s时，微针尖端形态完整且分布均匀。相较于传统光聚合过程中常见的过度交联（导致脆性增加）或光照不均（引发残余应力），DLP打印实现了逐层精确固化，避免了针尖钝化或断裂缺陷。

功能验证
离体实验表明，微针可有效穿透角质层，1分钟内提取8.5?mg磷酸盐缓冲液（PBS），相当于7.9?mg/cm²的ISF提取速率。在含5?mmol/L葡萄糖的琼脂糖模型中，微针成功回收了92.3%的葡萄糖，证实其适用于代谢物离线分析。

该研究通过材料-工艺协同创新，突破了传统微针在机械强度和溶胀性能上的瓶颈。HAMA/GelMA复合体系不仅保留了天然多糖的生物相容性，其光交联特性还赋予微针可编程的力学性能。DLP 3D打印技术摒弃了模具限制，将制备周期从数小时缩短至分钟级，为个性化微针设计开辟了新路径。更重要的是，1200%的溶胀率意味着单次提取即可获取足量ISF，满足即时检测（Point-of-Care Testing, POCT）需求。未来，该平台可进一步集成传感元件，实现葡萄糖、乳酸等标志物的实时监测，在慢性病管理等领域具有广阔应用前景。