皮膚是人體最大、最易接觸的器官，通過納米微針打開皮膚管道，只需要一張貼片經(jīng)皮給藥，不僅可以減輕病人痛苦，還有減少毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，深受研究工作者關(guān)注，本文匯總了近一個(gè)月來與微針/貼片相關(guān)的研究成果。
1. Biomaterials：用于透皮診斷的微針
床旁檢測（POCT）定義為在患者身上或附近進(jìn)行的測試，通過不斷提供便攜式、經(jīng)濟(jì)高效且易于使用的測量工具，已發(fā)展成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)室診斷的補(bǔ)充。其中，基于微針的POCT設(shè)備因其以微創(chuàng)的方式檢測各種分析物的巨大潛力而越來越受到研究人員的關(guān)注。最近，微針和可穿戴技術(shù)之間的新型協(xié)同作用正在擴(kuò)展其檢測能力。
有鑒于此，哈佛大學(xué)Mei X. Wu聯(lián)合中山大學(xué)謝曦教授、楊柏儒教授等人綜述了微針生物傳感器的研究進(jìn)展。涵蓋了該領(lǐng)域的所有主要方面，包括設(shè)計(jì)理念、材料選擇、工作機(jī)制以及設(shè)備的用途。還將討論過去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、當(dāng)前的挑戰(zhàn)以及對(duì)將這些最先進(jìn)的技術(shù)從實(shí)驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)換到病床的未來愿景。
Liu G-S, Kong Y, Wang Y, Luo Y, Fan X, Xie X, et al. Microneedles for transdermal diagnostics: recent advances and new horizons. Biomaterials. 2019:119740.
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119740
2. Nano. Today綜述：用于醫(yī)療診斷的可穿戴納米生物傳感器和微系統(tǒng)
皮膚是人體最大、最易接觸的器官，它所含的生物體液中也有著豐富的生物標(biāo)志物，不僅可以用于疾病的診斷，而且對(duì)監(jiān)測個(gè)人的健康狀況也有幫助。微納米技術(shù)研究的進(jìn)展為發(fā)展多功能可穿戴傳感設(shè)備奠定了良好基礎(chǔ)，這些傳感器可以通過采集各種體液來監(jiān)測不同皮膚部位(如表皮、真皮和皮下)的生理參數(shù)。
莫納什大學(xué)Maria Alba和Nicolas H. Voelcker合作綜述了可穿戴生物傳感器在皮膚汗液分析、組織間液透皮監(jiān)測和通過植入式裝置分析皮下液體等方面的研究進(jìn)展；介紹了作用于不同皮膚部位的生物傳感器，并對(duì)可穿戴生物傳感領(lǐng)域的最新進(jìn)展，和面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)進(jìn)行了重點(diǎn)說明。
Muamer Dervisevic, Maria Alba, Nicolas H. Voelcker. et al. Skin in the diagnostics game: Wearable biosensor nano- and microsystems for medical diagnostics. Nano Today. 2019
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013219303147
3. Science Translational Medicine：量子點(diǎn)微針貼片記錄疫苗接種大數(shù)據(jù)
精確的醫(yī)療記錄是許多低資源環(huán)境中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)，在那里維持良好的集中數(shù)據(jù)庫是很難實(shí)現(xiàn)的，每年造成150萬人死于疫苗本來可預(yù)防的死亡。在此，麻省理工大學(xué)Robert Langer院士和Ana Jaklenec等人提出了一種利用生物相容性近紅外量子點(diǎn)（NIR-QDs）在真皮中的空間分布來編碼患者病史的方法。
量子點(diǎn)是肉眼看不見的，但當(dāng)暴露在近紅外光下時(shí)可以檢測到。通過控制化學(xué)計(jì)量和脫殼時(shí)間，對(duì)具有銅銦硒化物核和鋁摻雜硫化鋅殼的量子點(diǎn)進(jìn)行調(diào)諧，使其在近紅外光譜中發(fā)光。被封裝在微粒中制劑在通過有色人皮膚進(jìn)行模擬日光照射（相當(dāng)于5年）后，顯示出最大的抗光漂白性。同時(shí)，優(yōu)化了微針的幾何結(jié)構(gòu)，并使用豬皮膚和人造皮膚進(jìn)行了體外驗(yàn)證。然后將含有QD的微粒植入可溶解的微針中，并在有或沒有疫苗的情況下施用于大鼠。使用適合于檢測近紅外光的智能手機(jī)進(jìn)行的體內(nèi)縱向成像表明，微針傳輸?shù)腝D圖案保持明亮，并可在應(yīng)用9個(gè)月后使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法準(zhǔn)確識(shí)別。此外，與滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒疫苗共遞送產(chǎn)生的中和抗體滴度高于閾值，被認(rèn)為是保護(hù)性的。
這些發(fā)現(xiàn)表明，皮內(nèi)量子點(diǎn)可用于可靠地編碼信息，并可與疫苗一起遞送，這在發(fā)展中國家可能特別有價(jià)值，并為分散數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和生物傳感開辟了新途徑。
McHugh KJ, Jing L, Severt SY, Cruz M, Sarmadi M, Jayawardena HSN, et al. Biocompatible near-infrared quantum dots delivered to the skin by microneedle patches record vaccination. Science Translational Medicine. 2019;11(523):eaay7162.
https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aay7162
4. Science Advances：柔性下頦傳感器貼片輔助口咽吞咽障礙康復(fù)
口咽吞咽障礙（吞咽困難）的成功康復(fù)需要頻繁進(jìn)行頭部/頸部運(yùn)動(dòng)，而頭部/頸部運(yùn)動(dòng)主要依靠昂貴的生物反饋設(shè)備，通常僅在大型醫(yī)療中心才能使用。這直接影響治療的依從性和結(jié)果，并突出顯示了為吞咽困難的遠(yuǎn)程修復(fù)開發(fā)便攜式且廉價(jià)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的需求。于此，美國普渡大學(xué)Georgia Malandraki和Chi Hwan Lee等人開發(fā)了一種皮膚貼裝式傳感器貼片的并進(jìn)行初步驗(yàn)證，該貼片可以無創(chuàng)地適合于下頜區(qū)域的曲率，并在吞咽任務(wù)和動(dòng)作期間提供對(duì)肌肉活動(dòng)和喉頭運(yùn)動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
該傳感器貼片采用了一種優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確記錄吞咽過程中的頦下肌肉活動(dòng)，具有易用性、易接近性、可重復(fù)使用性和成本效益等特點(diǎn)。對(duì)帕金森病和吞咽困難患者以及健康對(duì)照者的初步研究證明了該系統(tǒng)的可行性和有效性。
Kim MK, Kantarcigil C, Kim B, Baruah RK, Maity S, Park Y, et al. Flexible submental sensor patch with remote monitoring controls for management of oropharyngeal swallowing disorders. Science Advances. 2019;5(12):eaay3210.
https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay3210
5. Adv. Drug. Deli. Rev：非透皮的微針給藥
微針(MNs)已經(jīng)被用于藥物遞送的歷史已經(jīng)超過了20年，它可以證明通過微創(chuàng)的方式穿透限制性的組織屏障，進(jìn)而顯著提高透皮給藥的效率。雖然在早期的MNs多用于經(jīng)皮給藥，但這項(xiàng)技術(shù)也可以被應(yīng)用于各種其他非經(jīng)皮的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。一些例如多層或中空的MNs也已被開發(fā)以滿足應(yīng)用的需要。最近的研究也都在致力于實(shí)現(xiàn)MNs的種類多樣化，包括形狀、材料和機(jī)械性能等方面，以使其可以為特定的器官應(yīng)用進(jìn)行量身定制。
加州大學(xué)洛杉磯分校Nureddin Ashammakhi教授和Khademhosseini教授合作對(duì)非透皮的MNs給藥研究進(jìn)行了綜述；并討論了非透皮給藥在穿越眼、血管、口腔和粘膜組織的生物屏障中的應(yīng)用。
KangJu Lee, Nureddin Ashammakhi, Khademhosseini. et al. Non-transdermal Microneedles for Advanced Drug Delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 2019
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X19302406
