综述：微针贴片在食品和医学分析中的应用

（编辑推荐）这篇综述系统阐述了微针贴片（MN）作为新型微创采样平台在食品检测与医学分析中的前沿进展。文章详述了其分类（固体/空心/水凝胶/多孔）、制备方法、提取原理（溶胀/毛细作用力），以及与生物传感器（biosensor）、微流控（microfluidic）的集成策略，凸显了MN技术在无痛血糖监测、食源性DNA快速PCR检测等场景的突破性应用价值。

　　

微针贴片：穿透微观世界的“智能探针”

ABSTRACT
微针贴片（Microneedle patch, MN）是近年研究热点，这种由微米级针状突起阵列组成的贴片材料（含固体/空心/水凝胶/多孔等类型）凭借尺寸微小、微创性、便携性和低成本等优势，已在药物化妆品递送领域商业化。作为采样技术，MN与柔性电子、生化传感器等集成后，更在食品分析、疾病监测中展现出革命性潜力。

Introduction
MN最早由Martin S. Gerstel于1970年代提出，最初用于药物递送。2004年Mukerjee团队首次将空心硅MN用于人体皮肤组织液葡萄糖提取，开启了MN采样新纪元。其核心优势在于：对含水食品基质和皮肤组织等特殊样本，MN能快速获取间质液（ISF）或血液，避免传统采样的复杂步骤。例如，水凝胶MN插入食品基质后可同步提取表面/内部污染物；而医学场景中，微米级针头实现了无痛检测，尤其适合儿童、老年或需频繁监测的慢性病患者。

Classification and preparation of MN patches
MN主要分为四类：

• 固体MN：通常通过涂层修饰直接作为电极使用，但ISF提取效率较低；
• 空心MN：依赖毛细作用力或外力驱动，适用于液体样本主动抽取；
• 水凝胶MN：基于溶胀原理提取ISF，可负载药物或检测试剂；
• 多孔MN：利用毛细作用力实现高通量采样。

制备材料涵盖硅、金属、聚合物等，其中光刻和3D打印技术显著提升了MN的精度与功能多样性。

Extraction principles of MN patches
提取机制与材料特性深度耦合：

• 水凝胶MN的溶胀效应使其能吸附大量ISF；
• 空心MN通过表面张力或负压驱动液体流动；
• 多孔MN的贯通孔道结构天然适配毛细作用。值得注意的是，固体MN常需表面功能化（如金涂层）以提升导电性，从而兼容电化学传感。

Modes of MN patch sampling-assisted detection
MN与检测模块的联动模式分为两类：

1. 分离式：MN作为独立采样模块，与后端检测设备（如质谱仪、PCR仪）联用；
2. 集成式：将MN与生物传感器、微泵或微流控芯片整合，形成“采样-分析”闭环系统。例如，柔性电子MN可实时监测血糖，而DNA功能化MN能直接捕获食源性过敏原用于PCR扩增。

Application of MN patch sampling-assisted detection
食品领域：

• 水凝胶MN可从水果表皮提取农药残留，无需样品粉碎；
• 动物源性成分鉴定中，MN提取的ISF含足够DNA，省去传统裂解纯化步骤。

医学领域：

• 穿戴式MN持续监测血糖/pH值，助力糖尿病管理；
• 空心MN阵列可实现无痛微量采血，替代静脉穿刺。

Summary and prospect
MN技术正朝着智能化、多功能集成方向发展：仿生结构设计可提升穿透效率，而纳米材料修饰能增强信号捕获灵敏度。未来，MN或将成为个性化医疗和家庭健康监测的核心工具，但其大规模应用仍需解决灭菌稳定性、长期生物相容性等挑战。

CRediT authorship contribution statement
本文由多位学者合作完成，其中Hui Jiang、Qing Tang负责主要撰写，Bin Di、Jun Yang等参与审校。研究获国家重点研发计划（2022YFF1101002）等基金支持，彰显中国在该领域的领先探索。