微針技術(shù)已成為一種備受矚目的微創(chuàng)透皮模式

可穿戴的生命體征傳感器件開啟了個體化健康監(jiān)測的潮流，如使用運動手表、智能手環(huán)等追蹤日常心率、監(jiān)測睡眠質(zhì)量等。不僅如此，人們還迫切地需要能監(jiān)測身體內(nèi)部生理狀況的透皮可穿戴設(shè)備，例如血糖、乳酸值等，這就對新一代的傳感器構(gòu)建提出了微創(chuàng)性、生物安全性、患者依從性和多功能性的新需求。

微針技術(shù)已成為一種備受矚目的微創(chuàng)透皮模式，它將通常短于2 mm的針頭以單根、多根或陣列的模式排列，從而有效地穿透角質(zhì)層到達真皮區(qū)域。微針在采樣、檢測和傳感方面具有得天獨厚的優(yōu)勢：

首先，精巧的形狀設(shè)計使微針以最小化侵入的模式插入體表，病人依從性高；其次，多樣化的材料選擇與簡易化的制造流程允許了微針與其他部件的靈活耦合，為集成化的生物傳感器件搭建提供了豐富的可能性；最后，微針的制造工藝具有成本效益，可大規(guī)模生產(chǎn)，為產(chǎn)品化、市場化和終端化描繪了廣闊的藍圖。

迄今為止，微針檢測體系與傳感器件不僅在管理日常健康和跟蹤疾病進展等領(lǐng)域備受推崇，還在預(yù)防農(nóng)作物病毒、控制藥物濫用和監(jiān)控食品安全等領(lǐng)域獨出機杼。

近日，著名期刊Lab on Chip出版了該期刊首期綜述特刊，其中浙江大學的顧臻教授與張宇琪研究員團隊綜述了目前最先進的微針采樣、檢測和傳感器件（圖1）。該綜述題為“Microneedle-based transdermal detection and sensing devices”，并被選做期刊的封面文章。

圖1 基于微針的透皮檢測體系與傳感器件 首先，介紹了皮膚的微觀結(jié)構(gòu)與生物流體的物理性質(zhì)，總結(jié)并提出了目前微針提取生物流體或生物標志物的物理機理，從而用于指導(dǎo)微針的形狀設(shè)計與材料優(yōu)化。

圖2 微針提取生物流體和標志物的機理示意圖：（A）基于溶脹的提?。唬˙）基于抗體的提取 其次，綜述了微針作為輔助器件用于檢測的面向靶標與生理意義，包括生理信號、離子、小分子、核酸、蛋白質(zhì)、細胞、細菌，以及多靶標檢測等，進而揭示了這些微針的現(xiàn)有性能和應(yīng)用體系。

圖3 用于不同靶標檢測的微針示意圖 隨后，通過強調(diào)不同的傳感原理（比色法、熒光法和電子法），闡述了微針作為高度集成傳感器的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。最后，討論了當下微針技術(shù)需解決的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展的前景等。

圖4 微針集成傳感平臺原理圖

圖5 集成診斷和治療功能的智能微針示意圖

總體而言，與傳統(tǒng)的實驗室檢測相比，微針檢測具有微創(chuàng)性、快速讀出、病人依從性高、小型化等優(yōu)點，從而能夠在社區(qū)診所、家庭保健和野外場景中工作。這篇綜述著重強調(diào)了微針檢測/傳感器件面向高度集成化、數(shù)字化和智能化健康管理的發(fā)展趨勢。

可以預(yù)見，在不遠的將來，微針將與更多的新興技術(shù)耦合，在體外和體內(nèi)進一步實現(xiàn)數(shù)字化、個性化的日常健康管理。伴隨著新的間質(zhì)液標志物發(fā)現(xiàn)、傳感器的體表/體內(nèi)穩(wěn)定性改善、以及診療一體化可穿戴設(shè)備的開發(fā)，微針技術(shù)將進一步獲得前所未有的廣泛應(yīng)用。

審核編輯 ：李倩