综述：微针技术在治疗和生物医学应用中的最新进展

这篇综述系统梳理了微针（Microneedles, MNs）技术的最新进展，涵盖其类型（如固体、中空、可溶解、水凝胶等）、制造方法（如微机电系统MEMS、3D打印等）及在药物递送（胰岛素、抗癌药等）、疫苗、生物传感（葡萄糖监测）和伤口愈合等领域的应用。重点强调了MNs的微创性、高患者依从性及市场潜力（2027年预计达78亿美元），为生物医学工程和转化医学研究提供了重要参考。

　　

微针技术：跨越治疗与诊断的微创革命

1. 引言

微针（Microneedles, MNs）作为毫米级（0.1–1 mm）微型针阵列，通过穿透皮肤角质层实现无痛药物递送和生物标志物检测。相比传统注射，MNs具有微创、避免神经刺激、患者自给性等优势，全球市场规模预计2027年达78亿美元。其核心突破在于材料（硅、不锈钢、可降解聚合物）和制造技术（如3D打印）的创新。

2. 微针类型与设计

MNs分为七类：

• 固体MNs：增强皮肤渗透性，但存在断裂风险；
• 中空MNs：支持大剂量药物输送，机械强度较低；
• 可溶解MNs：由聚乳酸（PLA）等材料制成，释放药物后降解；
• 水凝胶MNs：如明胶甲基丙烯酰（GelMA），可响应葡萄糖释放胰岛素。
  几何设计上，MNs长度25–2500 μm，尖端直径1–25 μm，锥形或金字塔形结构可优化穿透效率。

3. 制造技术

• 微机电系统（MEMS）：通过光刻和蚀刻硅晶圆制备高精度MNs；
• 3D打印：数字化光处理（DLP）技术实现个性化设计，成本降低50%；
• 激光切割：CO₂激光雕刻金属MNs，适用于大规模生产。

4. 治疗应用

• 糖尿病管理：葡萄糖响应性MNs（如苯硼酸修饰水凝胶）可动态调节胰岛素释放；
• 抗癌治疗：载有紫杉醇的可溶解MNs在黑色素瘤模型中显示90%肿瘤抑制率；
• 伤口修复：Mg-MOFs微针通过释放Mg²⁺促进血管生成，伤口闭合速度提高2倍。

5. 生物医学传感

• 连续血糖监测：金纳米颗粒（AuNPs）修饰MNs通过比色法检测间质液（ISF）葡萄糖，灵敏度达0.212 μA/mM；
• 蛋白标志物检测：等离子体荧光标记技术将检测限降低800倍，适用于癌症早期筛查。

6. 挑战与展望

当前MNs面临长期稳定性（如金属氧化）和规模化生产瓶颈。未来方向包括智能响应材料（如pH敏感聚合物）和闭环系统（如集成微泵的电子MNs）。微针技术正重塑精准医疗格局，从“无痛注射”迈向“诊断-治疗一体化”新时代。