再也不怕打針啦｜掃描電鏡下的透皮給藥微針

小時候我們都有被打針支配的恐懼，那么有沒有一種方法讓我們既不像打針那么疼，又不像吃藥那么苦呢？有的！那就是微針！針頭直徑約為頭發(fā)絲的十分之一，插在皮膚上的疼痛感比普通針頭大為減輕！

微針表面示意圖

微針以其無痛、無創(chuàng)、安全、高效真皮導(dǎo)入的給藥特點強勢出圈，被廣泛應(yīng)用于透皮給藥系統(tǒng)。在減輕痛苦的同時，大大減少了感染幾率，被稱作“人類給藥技術(shù)的一次革新"。微針（Microneedles，MN）是微米大小的針，高度為 10 - 2000 μm，寬度為 10 - 50 μm，可以無痛地直接穿透表皮層到達(dá)真皮組織。

掃描電鏡下的透皮微針結(jié)構(gòu)

微針給藥系統(tǒng)是一種優(yōu)秀的透皮給藥途徑，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。從形態(tài)上看，微針分為四種類型，包括實心微針、涂層微針、溶解微針和空心微針。

四種微針類型：

(a) 實心微針 (b) 涂層微針 (c) 溶解微針 (d) 空心微針

此外，微針可以由多種材料組成，如金屬材料、無機材料和高分子材料。微針的針頭直徑只有頭發(fā)絲的十分之一，在飛納臺式掃描電鏡下，我們看到了微針的真面目，通過掃描電鏡，可以觀微針的針尖的矩陣結(jié)構(gòu)是否完整以及微針表面的載藥情況。

飛納電鏡下的聚合物微針（3D 打印結(jié)構(gòu)）

不同類型、不同材料的微針在不同的研究領(lǐng)域發(fā)揮著不同的作用。近年來，透皮給藥系統(tǒng)發(fā)展迅速，微針輸送系統(tǒng)已廣泛用于輸送藥物、基因、蛋白質(zhì)、RNA 和疫苗。 微針和其它納米載體也已應(yīng)用于癌癥治療、診斷、糖尿病治療和免疫療法。

研究成果

廣州醫(yī)科大學(xué)謝茂彬教授課題組開發(fā)了一種集成協(xié)同免疫和氫療法的可穿戴絲基微針裝置（SMND），這種協(xié)同治療策略可以實現(xiàn)令人滿意的抗腫瘤和抗 CSCs （癌癥干細(xì)胞）功效。在這項課題研究中，使用飛納臺式掃描電鏡一體機 Phenom ProX 觀測微針的結(jié)構(gòu)以及載藥情況。

這一研究成果發(fā)表在材料科學(xué)國際頂級期刊 Advanced Functional Materials 上。

DOI: 10.1002/adfm.202206406

知識科普

透皮給藥是指藥物通過皮膚的給藥途徑，達(dá)到局部或全身治療的目的。1981 年批準(zhǔn)臨床使用，是繼口服和注射之后的第三大給藥系統(tǒng)。

三大給藥系統(tǒng) - 口服、注射、透皮給藥

在進行透皮給藥系統(tǒng)的設(shè)計時，首先需要了解皮膚的結(jié)構(gòu)組成。皮膚主要由表皮、真皮和皮下組織組成。

表皮：皮膚的最外層，平均厚度為 0.2 毫米。 角質(zhì)層是表皮的一部分，由數(shù)層角質(zhì)形成細(xì)胞組成，具有防止皮膚深層水分流失、阻止有害化學(xué)物質(zhì)侵入的功能。

真皮：皮膚的中層，主要由膠原蛋白和彈性蛋白組成。 此外，廣泛的血管、毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)、毛囊、感覺神經(jīng)末梢、皮脂腺和汗腺也在這一層。

皮下組織：是皮膚下層的脂肪組織，由結(jié)締組織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成，將真皮與肌肉或骨骼連接起來。

透皮微針是怎么實現(xiàn)給藥的呢？

在打針時，只需把百根納米級排列的微針貼到皮膚給藥處，微針就可以穿透對藥物起屏障作用的皮膚角質(zhì)層，且不觸及血管神經(jīng)直達(dá)真皮。隨后，將吸滿藥劑的貼片貼上，藥物就會慢慢滲透進表皮，完成給藥。

微針和皮膚接觸示意圖

與常規(guī)皮下注射針不同，微針不會傷害神經(jīng)，因此能夠提高患者的依從性。此外，微針輸送系統(tǒng)可透皮輸送藥物，從而通過避免肝臟首過代謝來提高藥物的生物利用度。

“小"微針，“大"前景 ?

目前微針的成本相對較高，在臨床上還未普及，不過隨著科技的進步，相信這些問題將會被解決，并在臨床上進行廣泛應(yīng)用。到時候打針將不再成為大家的“噩夢"，糖尿病人也不用再擔(dān)心因常年注射導(dǎo)致身體布滿針孔。