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微针经皮给药系统研究进展

郭庆陆 孙桂平
摘 要：经皮给药系统是指药物经皮肤吸收进入体循环，而到达作用部位，发挥其药效的一种给药策略。微针可刺穿皮肤角质层，使药物渗透率大大提高。微针技术作为一种新型的经皮给药方式，近年来得到了快速的发展，微针经皮给药技术的研发日渐成熟，针对其应用的研究越来越广泛。不仅用于经皮给药，还应用于美容领域。本文将介绍微针的种类及其应用的最新进展。
关键词：微针；经皮给药；应用
经皮给药系统（transdermal drug delivery system，TDDS）也称经皮治疗系统，是药物进入人体的一种方式。与传统口服和注射给药方式相比，该方法具有多种优势。首先，疼痛感小，患者可接受度强；其次，药物经皮吸收，降低了肝脏的首过效应及肝肠的灭活作用。
1.微针的特点和分类
微针一般是指通过微细加工工艺制作的尺寸在微米级，直径在30-80μm，长度100μm以上，呈针状的结构。实验证明微针在皮肤上时，就能使渗透量增大1000倍，当微针移除10s后，渗透量增大10000倍，移除1h后皮肤渗透量增大了25000倍，使用微针后皮肤渗透药物时，时长可维持将近5h[1]。
1.1 实心微针
实心微针的使用方法为刺破皮肤角质层，形成微小孔道，移除微针，将药物敷贴于微针作用部位，使药物通过微小孔道扩散入皮肤。已有实验表明，实心微针可提高药物的吸收效率，由于在实验动物上容易操作，实心微针多用于实验研究，产品和应用中较少见。其优势为制作工艺相对简单，可使用的制作材料很多，如玻璃、陶瓷、不锈钢、硅和非降解聚合物等。
1.2 可溶性微针
采用可生物降解、可溶性聚合物和多糖制成的微针，称为可溶性微针。将药物与可溶性聚合物混合制成微针，使用时将微针贴片在皮肤内保留一定时间，药物分子从针体刺穿皮肤形成的通道中释放进入皮肤。与实心微针和镀层微针相比，可溶性微针降低了刺入皮肤断裂的可能性。其缺点是由于在针体中混入药物，针体的机械强度和硬度可能受到影响；患者的皮肤会受到混合制作过程中残留的有机溶剂的刺激；微针的载药量也无法做到精准控制。
1.3 中空微针
中空微针与实心微针相似，不同之处是在针体的中间部分有微小的孔道，其功能类似于传统的注射器，其刺破皮肤后在外部压力的驱动下，将药物通过针体中间的孔道进入皮肤。其最大的优势为药物可精确定量的进入皮肤。空心微针可单独用于皮下注射，对皮肤的刺激很小，使患者的顺应性大大提高。相比于实心微针，整列的空心微针单次注射药物的量大大提升，既安全又起效快，生物利用度也非常之高[2]。其劣势在于要求更高的制作工艺，存在刺穿皮肤过程中孔道易被组织堵塞的问题，解决该问题仍需进一步的研究与探索。
2.微针经皮给药系统的应用研究
微针可加载多种药物，应用于疾病的预防和治疗。
2.1 微针应用于美容
微针作为一种新型的皮肤病治疗方法，不仅具有治疗功能，还兼具美容功能。近几年，在美容市场上出现了多种微针设备，如印章微针，滚轮微针，电动微针等。（1）印章微针：由手柄和印章式的头构成，微针位于印章之上，使用时微针垂直作用于皮肤，一般用于局部瘢痕治疗[3]。（2）滚轮微针：是目前市场上应用最广泛的微针，由手柄和滚轮构成，在滚轮上分布着若干排微针，使用时微针在皮肤上滚动，微针可刺入皮肤形成微孔和刺激皮肤细胞增生。（3）电动微针：由可以振动的印章微针头和笔样的主体构成，通过机械驱动作用，头部的微针反复振动，消除了操作者使用微针时皮肤受力不均匀的缺点[4]。
2.2 微针用于糖尿病的治疗。
微针经皮给药系统用于治疗糖尿病的研究，在一定程度上可以弥补当下治疗糖尿病的缺陷。多项临床研究表明，微针在治疗糖尿病方面有不可替代的优势。可溶性的胰岛素微针可有效地传递胰岛素进入人体的循环系统，从而达到降低血糖的目的。淀粉/明胶胰岛素可溶性微针可在5min内完全溶解，释放药物与皮下注射相比，药理和生理利用度均超过9%[5]。
2.3 微针用于疫苗接种
微针疫苗是微针研究进展最快的领域，目前已上市和处于临床研究阶段的微针疫苗多为针长为600到1500μm的空心微针，主要因为空心微针可以通过控制针长，针内径和外加储药装置，达到一定的给要流速和给药剂量[6]。Guo等[7]利用功能微针对皮肤进行预处理，然后将载有乙肝病毒表面抗原（HBsAg）的水凝胶贴片作用于皮肤，通过经皮免疫的方式，使机体获得免疫乙肝病毒的能力。除了可加载乙肝病毒表面抗原以外，还可用于流感疫苗、脊髓灰质炎疫苗、基因疫苗的接种，特异性抗体几何平均滴度（GMT）、血清保护率、血清转化率均优于肌肉注射。
微针经皮给药系统的发展，对于疾病的治疗具有重大意义，微针不仅在皮肤病领域取得了良好的实验结果，在胰岛素和疫苗给药的临床研究证明了微针给药的可行性。但微针技术还存在诸多问题，例如可能引发感染或造成人体局部皮肤功能紊乱。可溶性微针长期使用是否会对人体造成损伤等问题还需进一步研究。随着微针加工技术和药学研究的发展，相信微针在医疗等领域会有新的突破。
参考文献：
[1] HENRYS，MCALLISTERDV，ALLENMG，etal.Microfabricat-edmicroneedles：anovelapproach totransdermaldrug delivery[J].JPharm Sci，1998，87（8）：922-925.
[2] Kim Y C，Park J H，Prausnitz M R. Microneedles for drug and vaccine delivery[J]. Advanced Drug Delivery Reviews，2012，64 （ 14 ） ： 1547 -1568
[3] BAHUGUNA A. Micro needling-Facts and Fictions[J].Asian Journal of Medical Sciences，2013，4（ 3） ： 1-4
[4] MCCRUDDEN MT，MCALISTER E，COURTENAY AJ，et al. Mi croneedle applications in improving skin appearance[J]. Exp Der matol，2015，24（ 8） ： 561-566.
[5] 沈瑞雪，朱壯志，章俊云等.可溶性微针在经皮给药系统中的开发进展[J]，世界临床药物，2017，38（9）：638-642.
[6] 刘春晶，林福玉，刘金毅等.微针技术在透皮给药方向的研究进展[J]，生物技术通讯，2018，1（29）：148-154.
[8] Guo L， Qiu Y， Chen J， et al. Effective transcutaneous immunization against hepatitis B virus by a combinedapproach of hydrogel patch formulation and microneedlearrays [J]. Biomed Microdevices， 2013， 15（6）： 1077- -1085.

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