微針（Microneedles，MN）是一種新型的物理促透技術，由多個微米級的細小針尖以陣列的方式連接在基座上組成。它在多個領域如糖尿病、疫苗遞送、腫瘤、脫發、皮膚病、麻醉等領域都有很好的應用前景。微針的長度、大小和形狀可根據治療的需求進行個性化定制。微針能穿透角質層，產生微米尺寸的機械通道，從而使藥物參與微循環，發揮藥理反應。

經統計，8月份新發的微針相關生物醫藥領域的論文約有27篇，其中影響因子大于10分的有7篇，雜志分別為：ACS Nano，ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS，ACS Applied Materials&Interfaces，Advanced Science，Research，Acta Biomaterialia。涉及到的內容包括蛋白質生物標志物的檢測、抗癌癥干細胞治療、葡萄糖反應性透皮胰島素微針貼片、可溶解微針陣列的生物成像、心肌梗死后的心臟修復、糖尿病傷口愈合等方面，內容十分豐富。歡迎文末留言你興趣的新型材料，下期文獻匯總或許就是它哦！

ACS Nano

“無血”血液測試：皮內點刺納米電子技術用于血液提取的蛋白質生物標志物的多重檢測

The “Bloodless” Blood Test: Intradermal Prick Nanoelectronics for the Blood Extraction-Free Multiplex Detection of Protein Biomarkers（2022.8.25）

 摘 要：

蛋白質生物標志物的檢測對于預防醫學和疾病的早期檢測是極其重要的。現階段，它們的檢測完全依賴于臨床測試，需要痛苦的、侵入性的大量靜脈血的提取；耗時的提取后樣品處理程序；以及大部分基于標簽的復雜檢測方法。該研究報告了一種基于皮內指刺電子納米傳感器陣列的護理點（POC）診斷范式，用于蛋白質生物標志物的直接檢測和量化，檢測范圍可達亞PM級，無需抽血和樣品操作步驟。該納米生物電子陣列通過快速的皮內點刺取樣，直接從微針穿刺部位的毛細血管血池中采集蛋白質生物標志物，只需要2分鐘和不到一微升的血樣就能完成分析。1毫米長的微針元件在允許無痛皮膚取樣方面是最佳的，達到并破壞真皮毛細血管的成功率為100%。目前常見的微加工工藝和自上而下的制造技術使納米生物電子傳感器陣列能夠利用每個微針中的多個傳感元件和一體化的直接和無標簽的多重生物標志物檢測提供準確和可靠的臨床診斷結果。在人類志愿者身上進行的初步成功的臨床研究表明，這一皮內、皮膚內、無需抽血的檢測平臺能夠準確地檢測蛋白質生物標志物，作為未來替代當今侵入性臨床血液測試的一種可信的POC檢測。這種方法在未來可以很容易地擴展到檢測其他臨床相關的循環生物標志物，如miRNAs、自由DNAs、外泌體和小型代謝物。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01793

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ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS

一種用于癌癥干細胞協同免疫/氫氣治療的智能絲基微針

A Smart Silk-Based Microneedle for Cancer Stem Cell Synergistic Immunity/Hydrogen Therapy（2022.8.4）

 摘 要：

癌癥干細胞（CSCs）會導致黑色素瘤的復發、進展和無效治療。盡管用抗程序化死亡-1抗體（aPD-1）進行免疫治療取得了引人注目的抗CSCs結果，但療效卻受到CSCs免疫逃避進化的限制。該研究開發了一種可穿戴的絲基微針裝置（SMND），整合了協同免疫和氫氣治療。該裝置主要由一個雙層MN貼片（DLMNP）組成，它采用裝載有aPD-1的絲纖維素（SF）作為免疫治療的內層基質，而氨硼烷裝載的介孔二氧化硅納米顆粒（AB-MSN）包裹的聚己內酯作為釋放氫的外層熱反應涂層。SMND可以實現由智能手機觸發的熱反應性藥物釋放，以實現持續的抗CSCs治療。在B16F10-CSCs小鼠黑色素瘤模型中，結果表明，協同治療策略可以實現令人滿意的抗腫瘤和抗CSCs療效，并伴有最小的全身毒性。綜上所述，SMND的智能和協同抗CSCs的特點使其成為一個高功能的平臺，并有可能擴展到慢性病治療。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202206406

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ADVANCED SCIENCE

縮小制作的葡萄糖反應型胰島素微針貼片

Shrinking Fabrication of a Glucose-Responsive Glucagon Microneedle Patch（2022.8.11）

 摘 要：

一個能以安全、無創和葡萄糖反應的方式提供胰高血糖素補充劑的微型裝置，對于避免日常糖尿病治療中胰島素過量造成的致命性低血糖后果是非常理想的。然而，生物醫學材料或設備的模具輔助微加工通常需要高分辨率的激光燒蝕來縮減結構設計。此外，目前用于制造裝置的大多數聚合物給藥材料在水環境中是可溶解或可變形的，這限制了形狀固定后基于洗滌的清潔和凈化程序。這項研究利用了3D打印輔助模具鑄造的設計靈活性，并提出了一種收縮的微細加工方法，允許后續的清洗程序來去除聚合過程中的有毒單體殘留。通過基質體積變化介導的釋放動力學控制，開發了一種葡萄糖反應性透皮胰島素微針貼片，證明了這種方法的可行性。在1型糖尿病小鼠模型中顯示，這種透皮貼片可以逆轉低血糖的發生，同時降低治療過程中單體殘留引起的刺激性風險。這種收縮方法擺脫了微結構設計的成型分辨率的限制，進一步為生物醫學材料的后加工純化提供了新的見解。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1002/advs.202203274

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Research

可溶解微針陣列的生物成像：挑戰與機遇

Bioimaging of Dissolvable Microneedle Arrays: Challenges and Opportunities（2022.8.1）

 摘 要：

微針陣列（MNAs）作為一種新穎、簡單、微創的給藥方式的出現，很大程度上解決了傳統給藥方式的挑戰。可溶解的微針陣列在醫學研究和化妝品配方應用中已經成為一個有前途的、多種多樣的、可控制的微納米傳輸平臺。有效的傳遞主要取決于滲透到體內的MNAs的行為，因此迫切需要準確的評估。先進的成像技術提供了高靈敏度和分辨率的跨尺度、多維度和多參數信息的可視化，這可以作為評估和開發新的MNA的重要輔助手段。MNA技術和成像技術的結合可以以一種具有成本效益的方式產生相當多的關于治療各種疾病的活性物質的藥代動力學和生物利用率的新知識。此外，無創成像技術允許快速、接受性地評估透皮滲透和藥物在各種組織中的沉積，這可以大大促進實驗性MNAs向臨床應用的轉化。依托近年來生物成像技術的良好發展，本綜述旨在總結各種成像技術在體內評估MNA給藥方面的現狀、挑戰和未來展望。

原文鏈接：

https://doi.org/10.34133/2022/9758491

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ACS Applied Materials & Interfaces

負載Galunisertib的明膠甲基丙烯酰水凝膠微針貼片用于心肌梗死后的心臟修復

Galunisertib-Loaded Gelatin Methacryloyl Hydrogel Microneedle Patch for Cardiac Repair after Myocardial Infarction (2022.8.29)

 摘 要：

心肌梗死（MI）后，梗死周圍區域不受控制的過度纖維化導致了左心室重塑和心臟功能的惡化。在心臟修復的成熟階段抑制成纖維細胞的激活可以改善心肌梗死后的心臟重塑和功能。該研究使用明膠甲基丙烯酰設計了一種生物相容性的微針（MN）貼片，并加載了galunisertib，一種轉化生長因子-β（TGF-β）的特異性抑制劑，以治療MI后的過度心臟纖維化。MN貼片可以持續釋放galunisertib超過2周，并為脆弱的心室壁提供機械支持。在應用于大鼠MI模型后，加載galunisertib的MN貼片改善了長期的心臟功能，并通過有效抑制取決于成纖維細胞激活的TGF-β來減少心臟纖維化。這一策略顯示了MN貼片作為一個先進平臺的潛力，可以在局部直接遞送抗纖維化藥物，防止心肌纖維化，以治療MI和促進心臟修復。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c05352

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ACS Applied Materials & Interfaces

人工智能輔助的生物信息學、微針和糖尿病傷口愈合：老藥“新政”

Artificial Intelligence-Assisted Bioinformatics, Microneedle, and Diabetic Wound Healing: A “New Deal” of an Old Drug （2022.8.1）

 摘 要：

糖尿病傷口嚴重影響生活，在臨床治療方面面臨著巨大的挑戰。對更好的治療的需求正在急劇增長。由于炎癥、血管生成的破壞和組織重塑，糖尿病傷口愈合具有挑戰性?；谔悄虿』颊咂つw的測序結果和人工智能（AI）輔助的生物信息學，該研究挖掘出一個潛在的治療劑Trichostatin A（TSA）和一個潛在的目標組蛋白去乙酰化酶4（HDAC4）用于糖尿病傷口愈合。分子對接模擬顯示TSA和HDAC4之間存在有利的相互作用。利用微針（MN）微創方式穿透皮膚屏障給藥的優勢，開發了一種加載有TSA的膨脹改性MN介導的貼片，以減少注射引起的先天性二次損傷的概率。事實證明，MN介導的TSA貼片可以減少炎癥，促進組織再生，并抑制HDAC4，在糖尿病傷口愈合中提供卓越的效果。該研究探索的特異性藥物TSA和相關的MN介導的藥物輸送系統可以為糖尿病傷口治療提供一種創新的方法，具有簡單、有效和安全的特點，并在相關的生物醫學領域找到廣泛的應用。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c08994

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Acta Biomaterialia

用于受控透皮給藥的熱敏水凝膠微針

Thermosensitive hydrogel microneedles for controlled transdermal drug delivery（2022.8.31）

 摘 要：

利用聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)的突出優點，即隨著溫度的變化可以從線性狀態可逆地切換到卷曲狀態，以明膠與羧基端封端的PNIPAm接枝作為基質材料，制造了一種物理纏結交聯的水凝膠微針(MNs)貼片，可以控制藥物在皮膚上的釋放。由于基質材料的熱可逆溶膠-凝膠轉變，藥物在微針制造過程中的結晶被減少。此外，為了提高MNs的機械強度并減少應用時間，明膠-GNIPAm（GP）MNs貼片被安裝在固體MNs上，以制造一個快速分離的MNs系統（RS-GP-MNs）?？焖俜蛛x技術和熱敏水凝膠的結合提供了在幾秒鐘內有效地將藥物負載的MNs送入皮膚并控制藥物在皮膚內釋放的綜合能力。通過一系列測試，發現RS-GP-MNs顯示出合適的較低臨界溶液溫度和足夠的交聯速度，適合實際應用。與由未改性明膠制成的MNs相比，通過RS-GP-MNs釋放的胰島素對糖尿病小鼠的降血糖效果有特征性的控制。所提出的RS-GP-MNs系統有可能適用于各種需要頻繁給藥的親水小分子和肽類藥物，從而提供了一種有效的、無創的、無痛的給藥方法，而且安全問題最小。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.08.061

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Journal of Colloid and Interface Science

火藥桶的火花：以微針為基礎的抗腫瘤納米藥物，以活性氧的積累為目標，用于化學動力/光熱/化學治療

A spark to the powder keg: Microneedle-based antitumor nanomedicine targeting reactive oxygen species accumulation for chemodynamic/photothermal/chemotherapy（2022.8.11）

 摘 要：

化學動力療法（CDT）可以通過芬頓或類似芬頓的反應產生羥基自由基（-OH）——一種高毒性的活性氧（ROS），從而有效地殺死癌細胞。本研究設計了一種多功能的納米藥物，MSN@DOX/GA-Fe/PDA（M@DGP），通過微針給藥，有望結合化學動力學/光熱/化學療法，有效增加ROS的積累，從而達到對黑色素瘤的明顯療效。合成的納米顆粒的成分通過一系列的表征得到確認，包括透射電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜和Zeta電位。通過紅外成像評估了納米藥物的光熱特性，并通過紫外可見光和電子自旋共振評估了-OH產生能力。通過檢測細胞內-OH、谷胱甘肽和ROS水平，研究了B16細胞中ROS的積累機制。制備了載藥微針（M@DGP-MNs），并對其形態和機械強度進行了表征。在攜帶腫瘤的C57小鼠中研究了該納米藥物的體內抗黑素瘤效果和生物安全性評價。成功制備了M@DGP，并能通過光熱增強的Fenton反應、多多巴胺誘導的谷胱甘肽消耗和多柔比星介導的線粒體功能障礙實現ROS的積累，從而誘導腫瘤細胞的氧化應激和凋亡。M@DGP-MNs顯示出卓越的抗腫瘤療效和良好的生物安全性，為黑色素瘤的治療提供了一種有前途的策略。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.08.042

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Journal of Nanobiotechnology

不含佐劑的日本血吸蟲卵尖加載不對稱微針貼片（STAMP）對1型糖尿病的免疫治療

Immunotherapy for type 1 diabetes mellitus by adjuvant-free Schistosoma japonicum-egg tip-loaded asymmetric microneedle patch (STAMP)（2022.8.13）

 摘 要：

1型糖尿?。═1DM）是一種由自體活性T細胞介導的、以Th1反應極化為主的自身免疫性疾病。胰島素替代療法具有需要每天高度頻繁地給藥的巨大挑戰。事實證明，通過蠕蟲感染或蠕蟲抗原可以相對長期地預防或減弱T1DM的進展。然而，感染活蟲或直接注射抗原會產生不可避免的安全性低和依從性差的問題。微針可以在局部傳遞完整的抗原，從而為寄生蟲產品的臨床免疫治療提供機會。該研究開發了一種日本血吸蟲卵尖加載的不對稱微針貼片（STAMP）系統，作為對抗TIDM的一種新策略。為了改善保留時間和減少污染風險，在STAMP上引入了一個特殊的缺陷（不對稱結構），這使得針尖能夠迅速從基底層分離，改善反應時間和病人的舒適度。在加載日本血吸蟲卵作為免疫調節劑后，在體內評估了STAMP對血糖控制和胰腺病理進展改善的效果。同時，通過組織病理學、qRT-PCR、ELISA和流式細胞分析，證實了STAMP的免疫調節機制和生物安全性。新開發的STAMP能夠明顯降低血糖，并減輕T1DM小鼠的胰腺損傷，而不需要借助佐劑。分離的日本血吸蟲卵微米在皮膚中緩慢降解，并持續釋放卵子抗原至少2周，確保了抗原刺激的定位和安全性。這一現象應歸因于Th2免疫反應向減少Th1極化的轉變。該研究結果表明，STAMP可以通過平衡Th1/Th2免疫反應來顯著調節血糖水平，并減輕T1DM小鼠的胰腺病理損傷，這與佐劑無關。這項技術為寄生蟲產品在臨床免疫治療中的應用打開了一個新的窗口。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1186/s12951-022-01581-9

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International Journal of Biological Macromolecules

溶解透明質酸微針貼片實現的皮膚光學清理

Skin optical clearing enabled by dissolving hyaluronic acid microneedle patches （2022.8.28）

 摘 要：

光學成像和光療對疾病的檢測、診斷和治療具有重要意義。在光學成像和光療中，光在皮膚組織中的深度可以在光學清除技術的幫助下，通過削弱皮膚成分之間折射率不均勻的散射而得到明顯改善。然而，角質層的屏障限制了光學清除劑對深層組織的滲透，限制了光學清除的效果。該研究通過使用由透明質酸（HA）制成的溶解微針（MN）貼片來開發一種光學清除策略，它可以毫不費力地、無痛地穿透角質層，到達表皮和真皮。通過使用HA MN貼片，皮膚組織的透光率提高了約12.13 %。結果表明，HA MN貼片提高了血管的清晰度，實現了裸眼觀察。此外，模擬皮下腫瘤細胞的實驗也驗證了HA MN貼片的光學清除效果有效地將光動力殺傷腫瘤細胞的效率提高了26.8 %。作為一次勇敢的嘗試，本研究為提高光學清除效果提供了一條有希望的途徑，以進一步促進光學成像和光療的臨床應用。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.08.153

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8月份國內外生物醫藥領域微針的進展整理到此結束。更多新潮科研資訊，歡迎持續關注創化科技服務#前沿文獻專欄！

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特別鳴謝：Ruby