微针是由硅、金属或其他材料通过微电子制造技术或微铸模技术制成的直径为30~80μm，长度为几百微米到几毫米不等的细小的针。微针作为一种介于皮下注射和透皮贴剂之间的新型给药制剂，可定向突破皮肤角质层屏障，在皮肤表面形成多个微米级别的机械孔道，显著提高药物的递送效率；通过控制微针长度，可避免触及真皮层丰富的毛细血管和神经末梢，降低或消除给药过程产生的疼痛；另外，微针给药方式便捷，可自行施用，无需专业人员操作，主要用于小分子药物、蛋白多肽、疫苗等的经皮吸收，此外，在医疗美容方面也有广泛的应用。
01 微针分类
根据药物释放机制的不同，微针可以分为实心微针、空心微针、涂层微针、可溶性微针和水凝胶微针5种类型。
实心微针是最早用于透皮递药的微针类型，实心微针刺入皮肤后，在皮肤表面形成微米级的孔道，之后移除实心微针，将药物涂抹或用药物贴片贴在刺穿部位，让药物制剂经孔道扩散，达到递药的目的。实心微针具有较好的机械性能，但由于针体材料主要为金属和非降解聚合物，给药过程中一旦出现断针或者折损，就会导致针体滞留在皮肤内，给患者造成安全隐患。同时，固体微针产生的微孔道处于动态恢复过程，易造成给药剂量不准确。
空心微针类似于小型化的注射器针头，其刺进皮肤后，在压力驱动下将药物通过内部的孔道输送进皮肤，可持续或间断给药，且药物输送的速度可调节。与其他类型微针相比，空心微针最主要的优势是药物制剂可以精确定量地主动递送到皮肤内。空心微针不仅能通过现有的注射剂型进行药物传递，无需额外研究开发新的剂型，还能根据病情需要控制给药剂量。但是空心微针的需要在微针内部形成孔道，其制造工艺的要求更高，主要的制造方法有激光微加工、深度离子刻蚀反应、深度X射线影印术和湿化学刻蚀技术。
涂层微针就是将水溶性药物制剂包被在实心微针的表面，形成一层药物薄膜。在微针刺入皮肤之后，表面包被的药物会从微针上溶解进入皮肤，之后移除微针，完成释药。目前载药涂层微针的制备方法主要包括：浸渍法、辊式涂层、层层涂层和喷雾涂层法。其中，浸渍法操作简单、成本低，是制备载药涂层微针最常用的方法。与固体微针相比，涂层微针虽然能简化给药过程，但由于微针的比表面积有限，严重限制了涂层微针的载药量。
可溶性微针是指利用生物可降解的水溶性聚合物或多糖，将药物包封在针体中制备而成的微针。给药时微针插入皮肤，针体与皮肤间质液接触后溶解，药物在局部释放。与其他类型的微针相比，可溶性微针的制备工艺简单、制备材料丰富交叉感染风险低、无尖锐废弃物残留，解决了硅、玻璃等微针针头断裂滞留于皮肤内难以处理的问题，且在一定程度上提高了微针的载药量，扩大了微针的应用范围。同时，根据治疗需求选择不同的制备材料及针体形状，可制备出快速释放、控释、缓释以及刺激响应释放药物等新型可溶性微针。
水凝胶微针是由水凝胶聚合基质制备而成，其制备方法与可溶微针相似。这种微针阵列在插入皮肤后迅速吸收间质液，导致水凝胶肿胀，在凝胶内产生连续畅通的孔道，药物通过组织液渗透和扩散进入皮肤组织内。凝胶微针能够在一定程度上抵抗皮肤孔隙闭合，插入皮肤后能够被完整地取出。此外，通过调节水凝胶纤维的交联密度，可以控制药物释放速率。
02 微针在透皮给药系统中的应用
使用微针辅助克服皮肤屏障作用，进行药品的经皮递送不再需要对药物的相对分子质量、溶解性、剂量等性质进行严格的筛选，可以被应用到从小分子经典药物到大分子蛋白/抗体新药以及疫苗等广泛的药物品类，大大拓宽了适用范围，促进了透皮递药剂型的发展。
2.1 小分子药物
利多卡因是一种经典局部麻醉药物，通常通过注射给药用于术前麻醉。在微针上包被（290.6±45.9）μg的利多卡因，可以在2min内快速释放，且其能在37℃下存储3周。此外，微针体外实验结果显示，在刺进皮肤后1、2和5min时利多卡因的释放量分别是（200.8±43.9）、（224.2±39.3）和（244.1±19.6）μg，分别占总载药量的69%、77%和84%，是EMLA（一种安全有效的皮肤表面麻醉药，主要成分是利多卡因和丙胺卡因）递送进皮肤内利多卡因量的22.0、13.6和14.0倍。
2.2 蛋白多肽
制备透明质酸可溶微针用于递送单克隆抗体IgG，当透明质酸可溶微针在皮肤内溶解时，80%的IgG被吸收利用，且其三级构象在制备过程中基本未发生改变。离体皮肤穿刺实验证明，微针在刺入皮肤后能迅速溶解释放药物，且能将药物富集在表皮和真皮层。动物实验结果表明，接种含IgG可溶微针的小鼠具有较高的血清流感特异性IgG抗体滴度，且接种可溶微针疫苗与肌肉注射相比，肺病毒清除率提高了1000倍。
胰岛素作为治疗糖尿病的主要药物，给药方式主要是多次注射和使用胰岛素泵，这两者都是侵入式给药方式，使用不便且会引发一系列副作用，利用微晶交联制备出一种凝胶微针贴片，微针的主要成分为聚乙烯醇，其尖端强度足够刺穿干燥状态的表皮，能高效递送胰岛素且针体的聚合物不会沉积于皮肤。装载胰岛素的微针药动学和效率研究表明，其胰岛素的经皮生物利用度超过了20%，仅需18min就可达到最大血药浓度，且与胰岛素注射笔相比具有更低的糖化血红蛋白水平。该微针贴片不需冷藏，还可耐受60℃高温，使用方便。
2.3 疫苗
大多数疫苗接种是通过肌内或皮下注射完成，与传统的给药方式相比，微针接种具有抗原稳定性高、用量小和强免疫原性等优势，且微针接种通常不需要冷链保存，成本较低。使用可溶性微针对结核分枝杆菌分泌蛋白Ag85B DNA疫苗进行递送以预防结核病。在小鼠体内进行给药，当剂量较高（12.6μg）时，微针接种产生的免疫反应比肌内注射接种的反应强。表明，可溶性微针接种Ag85B DNA疫苗能提高疫苗的免疫活性，为结核病提供一种新的防治方法。
2.4 美容美体
近几十年来，微针在美容美体领域也取得了重大进展，主要用于疤痕的治疗、美白、除皱、黄褐斑及疤痕的治疗等。通过微针的微小针头刺激皮肤，短时间内使油性及毛孔堵塞性皮肤得到缓解，汗液能更好地从微通道排出体外；此外，利用微针在皮肤表面形成的微孔道，可增加各种凝胶、乳剂中的美白、去皱、修复等有效成分的吸收，达到理想的美容效果。目前，日本Cosmed制药公司使用透明质酸钠和胶原蛋白研发并上市了用于美白、祛斑的微针产品MicroHyala，这是世界上首 个成功上市的可溶性微针产品。
微针作为一种介于皮下注射和透皮贴剂之间的新型给药制剂，近几年已成为各大创新药物公司的研究热点。与传统的注射给药相比，微针的多阵列给药能有效提高药物在空间维度的均匀分布。尤其是对于浅表病灶的治疗，微针可以直接将药物递送到病灶部位，生物利用度更高，对人体的损伤程度小，剂量控制更加容易，且疼痛感少。微针透皮递药技术的研究趋势之一是将微针和其他透皮促渗技术或促渗剂连用以增加药物的透皮吸收。经皮智能响应型微针递药系统是本领域的重要前沿和发展趋势。随着对微针递药系统的进一步研究，预期将会有更多的药物可经微针应用于相关疾病的预防和治疗。
参考文献：
[1]陈鑫,张永萍,徐剑,刘耀. 微针现代研究进展[J]. 亚太传统医药,2021,17(07):210-213.
[2]陈明龙,杨丹,孙颖,权桂兰,吴传斌,潘昕. 可溶微针在经皮药物递送领域的研究进展[J]. 药学进展,2020,44(05):324-331.
[3]鲁洋,程祝强,金毅,丁智. 微针透皮递药系统研究进展[J]. 中国药学杂志,2018,53(12):945-950.
01 微针分类
根据药物释放机制的不同，微针可以分为实心微针、空心微针、涂层微针、可溶性微针和水凝胶微针5种类型。
实心微针是最早用于透皮递药的微针类型，实心微针刺入皮肤后，在皮肤表面形成微米级的孔道，之后移除实心微针，将药物涂抹或用药物贴片贴在刺穿部位，让药物制剂经孔道扩散，达到递药的目的。实心微针具有较好的机械性能，但由于针体材料主要为金属和非降解聚合物，给药过程中一旦出现断针或者折损，就会导致针体滞留在皮肤内，给患者造成安全隐患。同时，固体微针产生的微孔道处于动态恢复过程，易造成给药剂量不准确。
空心微针类似于小型化的注射器针头，其刺进皮肤后，在压力驱动下将药物通过内部的孔道输送进皮肤，可持续或间断给药，且药物输送的速度可调节。与其他类型微针相比，空心微针最主要的优势是药物制剂可以精确定量地主动递送到皮肤内。空心微针不仅能通过现有的注射剂型进行药物传递，无需额外研究开发新的剂型，还能根据病情需要控制给药剂量。但是空心微针的需要在微针内部形成孔道，其制造工艺的要求更高，主要的制造方法有激光微加工、深度离子刻蚀反应、深度X射线影印术和湿化学刻蚀技术。
涂层微针就是将水溶性药物制剂包被在实心微针的表面，形成一层药物薄膜。在微针刺入皮肤之后，表面包被的药物会从微针上溶解进入皮肤，之后移除微针，完成释药。目前载药涂层微针的制备方法主要包括：浸渍法、辊式涂层、层层涂层和喷雾涂层法。其中，浸渍法操作简单、成本低，是制备载药涂层微针最常用的方法。与固体微针相比，涂层微针虽然能简化给药过程，但由于微针的比表面积有限，严重限制了涂层微针的载药量。
可溶性微针是指利用生物可降解的水溶性聚合物或多糖，将药物包封在针体中制备而成的微针。给药时微针插入皮肤，针体与皮肤间质液接触后溶解，药物在局部释放。与其他类型的微针相比，可溶性微针的制备工艺简单、制备材料丰富交叉感染风险低、无尖锐废弃物残留，解决了硅、玻璃等微针针头断裂滞留于皮肤内难以处理的问题，且在一定程度上提高了微针的载药量，扩大了微针的应用范围。同时，根据治疗需求选择不同的制备材料及针体形状，可制备出快速释放、控释、缓释以及刺激响应释放药物等新型可溶性微针。
水凝胶微针是由水凝胶聚合基质制备而成，其制备方法与可溶微针相似。这种微针阵列在插入皮肤后迅速吸收间质液，导致水凝胶肿胀，在凝胶内产生连续畅通的孔道，药物通过组织液渗透和扩散进入皮肤组织内。凝胶微针能够在一定程度上抵抗皮肤孔隙闭合，插入皮肤后能够被完整地取出。此外，通过调节水凝胶纤维的交联密度，可以控制药物释放速率。
02 微针在透皮给药系统中的应用
使用微针辅助克服皮肤屏障作用，进行药品的经皮递送不再需要对药物的相对分子质量、溶解性、剂量等性质进行严格的筛选，可以被应用到从小分子经典药物到大分子蛋白/抗体新药以及疫苗等广泛的药物品类，大大拓宽了适用范围，促进了透皮递药剂型的发展。
2.1 小分子药物
利多卡因是一种经典局部麻醉药物，通常通过注射给药用于术前麻醉。在微针上包被（290.6±45.9）μg的利多卡因，可以在2min内快速释放，且其能在37℃下存储3周。此外，微针体外实验结果显示，在刺进皮肤后1、2和5min时利多卡因的释放量分别是（200.8±43.9）、（224.2±39.3）和（244.1±19.6）μg，分别占总载药量的69%、77%和84%，是EMLA（一种安全有效的皮肤表面麻醉药，主要成分是利多卡因和丙胺卡因）递送进皮肤内利多卡因量的22.0、13.6和14.0倍。
2.2 蛋白多肽
制备透明质酸可溶微针用于递送单克隆抗体IgG，当透明质酸可溶微针在皮肤内溶解时，80%的IgG被吸收利用，且其三级构象在制备过程中基本未发生改变。离体皮肤穿刺实验证明，微针在刺入皮肤后能迅速溶解释放药物，且能将药物富集在表皮和真皮层。动物实验结果表明，接种含IgG可溶微针的小鼠具有较高的血清流感特异性IgG抗体滴度，且接种可溶微针疫苗与肌肉注射相比，肺病毒清除率提高了1000倍。
胰岛素作为治疗糖尿病的主要药物，给药方式主要是多次注射和使用胰岛素泵，这两者都是侵入式给药方式，使用不便且会引发一系列副作用，利用微晶交联制备出一种凝胶微针贴片，微针的主要成分为聚乙烯醇，其尖端强度足够刺穿干燥状态的表皮，能高效递送胰岛素且针体的聚合物不会沉积于皮肤。装载胰岛素的微针药动学和效率研究表明，其胰岛素的经皮生物利用度超过了20%，仅需18min就可达到最大血药浓度，且与胰岛素注射笔相比具有更低的糖化血红蛋白水平。该微针贴片不需冷藏，还可耐受60℃高温，使用方便。
2.3 疫苗
大多数疫苗接种是通过肌内或皮下注射完成，与传统的给药方式相比，微针接种具有抗原稳定性高、用量小和强免疫原性等优势，且微针接种通常不需要冷链保存，成本较低。使用可溶性微针对结核分枝杆菌分泌蛋白Ag85B DNA疫苗进行递送以预防结核病。在小鼠体内进行给药，当剂量较高（12.6μg）时，微针接种产生的免疫反应比肌内注射接种的反应强。表明，可溶性微针接种Ag85B DNA疫苗能提高疫苗的免疫活性，为结核病提供一种新的防治方法。
2.4 美容美体
近几十年来，微针在美容美体领域也取得了重大进展，主要用于疤痕的治疗、美白、除皱、黄褐斑及疤痕的治疗等。通过微针的微小针头刺激皮肤，短时间内使油性及毛孔堵塞性皮肤得到缓解，汗液能更好地从微通道排出体外；此外，利用微针在皮肤表面形成的微孔道，可增加各种凝胶、乳剂中的美白、去皱、修复等有效成分的吸收，达到理想的美容效果。目前，日本Cosmed制药公司使用透明质酸钠和胶原蛋白研发并上市了用于美白、祛斑的微针产品MicroHyala，这是世界上首 个成功上市的可溶性微针产品。
微针作为一种介于皮下注射和透皮贴剂之间的新型给药制剂，近几年已成为各大创新药物公司的研究热点。与传统的注射给药相比，微针的多阵列给药能有效提高药物在空间维度的均匀分布。尤其是对于浅表病灶的治疗，微针可以直接将药物递送到病灶部位，生物利用度更高，对人体的损伤程度小，剂量控制更加容易，且疼痛感少。微针透皮递药技术的研究趋势之一是将微针和其他透皮促渗技术或促渗剂连用以增加药物的透皮吸收。经皮智能响应型微针递药系统是本领域的重要前沿和发展趋势。随着对微针递药系统的进一步研究，预期将会有更多的药物可经微针应用于相关疾病的预防和治疗。
参考文献：
[1]陈鑫,张永萍,徐剑,刘耀. 微针现代研究进展[J]. 亚太传统医药,2021,17(07):210-213.
[2]陈明龙,杨丹,孙颖,权桂兰,吴传斌,潘昕. 可溶微针在经皮药物递送领域的研究进展[J]. 药学进展,2020,44(05):324-331.
[3]鲁洋,程祝强,金毅,丁智. 微针透皮递药系统研究进展[J]. 中国药学杂志,2018,53(12):945-950.
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