云恒制造：微针技术已成为一种备受瞩目的微创透皮模式

可穿戴的生命体征传感器件开启了个体化健康监测的潮流，如使用运动手表、智能手环等追踪日常心率、监测睡眠质量等。不仅如此，人们还迫切地需要能监测身体内部生理状况的透皮可穿戴设备，例如血糖、乳酸值等，这就对新一代的传感器构建提出了微创性、生物安全性、患者依从性和多功能性的新需求。

微针技术已成为一种备受瞩目的微创透皮模式，它将通常短于2 mm的针头以单根、多根或阵列的模式排列，从而有效地穿透角质层到达真皮区域。微针在采样、检测和传感方面具有得天独厚的优势：

首先，精巧的形状设计使微针以最小化侵入的模式插入体表，病人依从性高；其次，多样化的材料选择与简易化的制造流程允许了微针与其他部件的灵活耦合，为集成化的生物传感器件搭建提供了丰富的可能性；最后，微针的制造工艺具有成本效益，可大规模生产，为产品化、市场化和终端化描绘了广阔的蓝图。

迄今为止，微针检测体系与传感器件不仅在管理日常健康和跟踪疾病进展等领域备受推崇，还在预防农作物病毒、控制药物滥用和监控食品安全等领域独出机杼。

近日，著名期刊Lab on Chip出版了该期刊首期综述特刊，其中浙江大学的顾臻教授与张宇琪研究员团队综述了目前最先进的微针采样、检测和传感器件（图1）。该综述题为“Microneedle-based transdermal detection and sensing devices”，并被选做期刊的封面文章。

图1 基于微针的透皮检测体系与传感器件 首先，介绍了皮肤的微观结构与生物流体的物理性质，总结并提出了目前微针提取生物流体或生物标志物的物理机理，从而用于指导微针的形状设计与材料优化。

图2 微针提取生物流体和标志物的机理示意图：（A）基于溶胀的提取；（B）基于抗体的提取 其次，综述了微针作为辅助器件用于检测的面向靶标与生理意义，包括生理信号、离子、小分子、核酸、蛋白质、细胞、细菌，以及多靶标检测等，进而揭示了这些微针的现有性能和应用体系。

图3 用于不同靶标检测的微针示意图 随后，通过强调不同的传感原理（比色法、荧光法和电子法），阐述了微针作为高度集成传感器的技术现状与发展趋势。最后，讨论了当下微针技术需解决的挑战和未来发展的前景等。

图4 微针集成传感平台原理图

图5 集成诊断和治疗功能的智能微针示意图

总体而言，与传统的实验室检测相比，微针检测具有微创性、快速读出、病人依从性高、小型化等优点，从而能够在社区诊所、家庭保健和野外场景中工作。这篇综述着重强调了微针检测/传感器件面向高度集成化、数字化和智能化健康管理的发展趋势。

可以预见，在不远的将来，微针将与更多的新兴技术耦合，在体外和体内进一步实现数字化、个性化的日常健康管理。伴随着新的间质液标志物发现、传感器的体表/体内稳定性改善、以及诊疗一体化可穿戴设备的开发，微针技术将进一步获得前所未有的广泛应用。

审核编辑 ：李倩