超亲水空心微针平台：实现组织间液无痛采样与即时生物标志物检测的革命性突破

这篇研究报道了一种基于投影微立体光刻技术(PμSL)制备的超亲水空心微针(HMN)平台，通过沉积氧化硅(SiO2)涂层将接触角从72°降至9°，显著提升毛细作用力，实现无外力驱动的组织间液(ISF)持续采样(5分钟内提取39.03±1.54 mg)。该平台集成尿素/PH比色检测模块，在1-20 mM尿素浓度范围和pH 6.4-8.2间展现优异线性响应(R2=0.98)，为糖尿病、肾病等疾病的连续监测提供创新解决方案。

　　

超亲水空心微针平台的技术突破

通过高精度投影微立体光刻技术(PμSL)制备的生物相容性空心微针(HMN)具有5-10 μm的尖端直径和多重微通道结构，其机械性能测试显示单针可承受0.4 N压缩力和0.7 N剪切力。创新性的氧化硅(SiO₂)化学气相沉积涂层使微通道接触角从72°降至9°，产生强毛细作用力，实现无真空辅助的被动液体吸收。

机械性能与生物相容性验证

锥形微针阵列(10×10)采用500 μm基座直径设计，压缩实验显示固体与空心微针分别产生35.76±14.50 μm和44.50±6.63 μm形变。NIH/3T3细胞培养实验证实涂层前后材料均无细胞毒性，72小时培养后细胞存活率保持95%以上。

液体提取性能优化

参数化研究表明：

• 微通道数量倍增可使液体提取量从24.85±2.62 mg(2通道)提升至46.77±1.18 mg(4通道)

• 1.5 mm长度微针在离体大鼠皮肤实现0.32±0.03 mg/min提取速率

• 亲水涂层使琼脂凝胶提取时间从>30分钟缩短至323.9±5.4秒

集成化生物传感应用

创新性地将比色检测模块与微针平台集成：

• 尿素检测基于脲酶催化水解反应，通过pH变化引发颜色转变，在B通道呈现0.98线性度

• 双指标同步检测能力：10 mM尿素和pH 6.5的离体皮肤实验中，颜色变化与标准溶液一致性达92%

• 抗干扰测试显示5 mM浓度下的Na⁺/K⁺/Ca²⁺对检测无显著影响

临床转化潜力

该平台突破传统ISF采集技术(如微透析需数小时、反向离子电渗仅限小分子)的限制，1.5 mm针长即可穿透角质层到达真皮而不刺激神经末梢。通过优化微通道亲水性和结构参数，为炎症因子分析、药物监测等临床应用提供新范式，特别适合糖尿病和肾病患者长期监测。

未来发展方向

研究团队指出，下一步将探索更高密度的微针阵列(20×20)设计，并拓展至电化学传感领域。目前正在开发的第二代原型已实现葡萄糖/乳酸双指标检测，预计检测灵敏度将提升3个数量级。