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微針陣列（MN）是一種用于穿透皮膚最外層角質(zhì)層的微創(chuàng)裝置，角質(zhì)層是局部用藥的主要屏障。它們被廣泛應(yīng)用于包括化妝品和藥品在內(nèi)的一系列應(yīng)用中。它們的使用涉及到一種簡單、廉價、安全和只需要少量訓(xùn)練的有效技術(shù)。微針陣列最初被用作面部疤痕和皮膚再生的膠原蛋白誘導(dǎo)療法，至今仍然如此使用，但現(xiàn)在也被廣泛用作治療藥物和疫苗的透皮給藥系統(tǒng)。

在學(xué)術(shù)和工業(yè)環(huán)境中，已經(jīng)有無數(shù)關(guān)于微針特性和使用質(zhì)構(gòu)儀進行藥物輸送的研究發(fā)表。

以下是主要的研究領(lǐng)域：

l     將陣列壓縮到已知軟基底（如動物皮膚或合成類似物）中，評估每個陣列所需的穿透力。

l     測量人體對軟基板上的陣列施加的力，通常在質(zhì)構(gòu)儀的校準(zhǔn)平臺上進行。

l     使用拉伸試驗測量陣列背襯材料的特性。

l     以已知的力將陣列壓縮到硬基片中。針強度是陣列的一個重要特性。針頭應(yīng)足夠堅固，能夠插入皮膚而不會發(fā)生故障。針剛度可從力-位移圖中測量，并且在某些情況下，極限強度可以作為圖上的斷裂點來測量。見的是，微針高度因彎曲或鈍化而發(fā)生的百分比變化通過校準(zhǔn)光學(xué)或電子顯微鏡中的測量進行評估。將針頭壓入金屬底座與將針頭插入皮膚是不同的方法。該測試僅用于比較不同批次的陣列并確認(rèn)制造的一致性，或評估不同制造工藝對針強度的影響。

下面概述了一些研究的例子。

Navarra大學(xué)的研究人員一直在研究微針對皮內(nèi)菌病皮內(nèi)注射的溶解作用。疫苗接種是預(yù)防和控制傳染病的主要策略之一。然而，近幾十年來，人們做出了許多努力，以獲得傳統(tǒng)肌肉注射或皮下注射疫苗給藥途徑的替代方案，這些途徑主要通過皮下注射針給藥并且需要訓(xùn)練有素的醫(yī)護人員。這項研究考察了微針陣列的機械性能和溶解性能，以及它們在小鼠體內(nèi)的免疫原性和保護能力。他們使用TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀進行壓縮測試，以評估微針高度的百分比變化以及插入基材的力。由于目前沒有針對志賀桿菌病的許可疫苗，因此該制劑是一種很有前途的候選疫苗，可作為疫苗遞送系統(tǒng)，可以在發(fā)展中國家進行簡單和廣泛的免疫接種。

Greenwich大學(xué)的科學(xué)家們一直在研究用于皮膚腫瘤抗癌治療的3D打印微針。在過去的20年中，微針裝置已廣泛用于各種藥物的非侵入性透皮給藥。在皮膚上應(yīng)用微針陣列的進展涉及用于治療皮膚腫瘤的抗癌劑的遞送。在這項研究中，制備了新型3D打印聚合物微針陣列，用于增強（Cisplatin）對A-431表皮樣皮膚腫瘤的治療效果。他們使用TA.HD plus質(zhì)構(gòu)儀測量微針陣列穿透皮膚的能力。這項研究證明了3D打印微針在提供抗癌藥物體內(nèi)透皮給藥方面的適用性。

Kent大學(xué)的研究人員正在研究一種新型的3D打印空心微針微機電系統(tǒng)，用于控制、個性化的透皮給藥。藥物遞送裝置的進步對于患者治療的個性化和醫(yī)療保健的改善至關(guān)重要。本文介紹了3DMNMEMS，這是一種結(jié)合了3D打印、微針（MNs）和微機電系統(tǒng)（MEMS）的新型設(shè)備，允許用戶進行多功能和可控的透皮給藥?？招奈⑨槻捎昧Ⅲw光刻技術(shù)進行設(shè)計和3D打印，然后集成到MEMS中。通過采用*的成像技術(shù)，他們實時監(jiān)測設(shè)備輸送的液體在皮膚組織內(nèi)的分布。他們使用TA.HD plus質(zhì)構(gòu)儀測量微針穿透豬皮的能力，并確定穿透力。體內(nèi)試驗表明，與皮下注射相比，使用3DMNMEMS輸送胰島素可改善糖尿病動物的血糖控制。這些結(jié)果證明了3DMNMEMS作為一種用于個性化護理的通用透皮給藥系統(tǒng)的潛力。

Kent大學(xué)的科學(xué)家們一直在研究優(yōu)化3D 打印實心微針的設(shè)計和制造參數(shù)，以提高強度、銳度和藥物輸送。3D打印已成為一種強大的制造技術(shù)，并且在制造微針介導(dǎo)的透皮系統(tǒng)中引起了廣泛關(guān)注。本文描述了3D打印微針的優(yōu)化策略，從設(shè)計到藥物遞送階段。系統(tǒng)地探討了設(shè)計和制造參數(shù)與質(zhì)量和性能之間的關(guān)鍵關(guān)系。使用TA.HD plus質(zhì)構(gòu)儀在豬皮上對3D打印微針進行拼接測試。發(fā)現(xiàn)打印和打印后設(shè)置參數(shù)分別影響質(zhì)量和材料力學(xué)性能。結(jié)果表明，微針幾何形狀影響穿刺行為、斷裂和涂層形態(tài)。通過噴墨涂布的微針在豬皮中的胰島素遞送被證明受微針設(shè)計的影響。

Belfast皇后大學(xué)的科學(xué)家們一直在研究大型微針貼片的透皮給藥效率，目的是將該技術(shù)應(yīng)用于臨床給藥。他們最近發(fā)表了一篇題為“人類志愿者成功應(yīng)用大型微針貼片”的論文。微針陣列由志愿者自行應(yīng)用于皮膚，并測量經(jīng)皮水分損失，以確認(rèn)成功應(yīng)用。在SMS的 TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀上，使用軸向壓縮試驗在設(shè)定的力下測量這些貼片的針強度，使用雙面膠帶將陣列連接到質(zhì)構(gòu)儀的移動測試探針上。使用手持式數(shù)碼顯微鏡監(jiān)測針頭高度的變化。質(zhì)構(gòu)儀還用于將微針陣列控制應(yīng)用于折疊薄膜人造皮膚，以便在薄板展開后檢查每個深度的孔數(shù)。

Aveiro大學(xué)的科學(xué)家們一直在研究魯蘭多糖微針貼片，以有效的透皮給藥來設(shè)想糖尿病治療。本研究報告了使用普魯蘭多糖（PL）制備可溶性微針（MN）貼片，普魯蘭多糖是一種具有優(yōu)異成膜能力的水溶性多糖，用于胰島素的透皮給藥。通過微模壓成功制備了PL-MNs貼片，并顯示出良好的熱穩(wěn)定性（Tdmax=294°C）和機械性能，如體外皮膚試驗所示，可穿透381μm深度的皮膚。他們使用TA.XT2質(zhì)構(gòu)儀進行針強度的壓縮試驗以及對基底的滲透試驗。在體外應(yīng)用于人腹部皮膚后，微針在2小時內(nèi)溶解，釋放高達87%的胰島素。當(dāng)在4、20和40°C下儲存4周時，胰島素能夠保留其二級結(jié)構(gòu)，如圓二色譜分光光度法所示。制備的PL-MN對人角質(zhì)形成細(xì)胞無細(xì)胞毒性，適合皮膚應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)表明PL-MNs具有透皮遞送胰島素的潛力，從而避免皮下注射。

評估微針陣列的機械性能是其研發(fā)的一個強制性階段。這些性質(zhì)可能會因原材料、輸送的藥物和所使用的制造工藝變化而改變。必須在每次成分或工藝修改迭代后對其進行測量。