来源：Microneedle Tech
微针是一种微米级的针体，能够以微创方式穿越生物屏障（如皮肤）。微针穿刺可避免触及血管和神经，因此不会引起疼痛或出血（图1A）。目前，微针已被公认为一种具有优异递送效率的药物递送系统。根据药物递送特性，微针大致可分为五类：实心微针、空心微针、包衣微针、可溶性微针和多孔微针（图1）。此外，基于微针产品开发的特点，微针也可分为无药微针（图1B）和载药微针（图1C）。无药微针包括实心微针和空心微针，它们可被视为不含活性药物成分（API）的医疗器械，通过促进药物透皮递送发挥作用。包衣微针、可溶性微针和多孔微针则载有API，属于载药微针。每种类型微针各有特点，可满足不同药物递送量和释放速率的需求，在医学应用领域不可或缺。
微针制造技术大致分为减材制造、成型制造与增材制造三类。传统减材制造（含刻蚀、激光加工）工艺复杂、所得微针结构粗糙，成型制造（含微模塑、热压印）步骤繁多、微针结构简单，二者均繁琐耗时且难以实现微针结构定制；作为增材制造的
3D 打印分为光聚合型与挤出型，可灵活定制精细结构，兼具绿色智能与制造成本低的优势。
微针自 1921 年首次报道以来已有百年发展历程，可微创无痛穿透皮肤，广泛应用于肿瘤治疗、慢病管理、抗菌、组织修复等多个领域，目前已有百余项相关临床试验，但获批上市的产品较少，主要原因是缺乏合理的产品开发策略，亟需推动其临床转化。
四川大学苟马玲教授团队系统梳理了不同 3D 打印工艺制备微针的技术特点与所得微针的质量结构特征，指出 3D
打印可解决微针给药的部分痛点、应用潜力突出，同时重点提出微针产品开发策略及 3D
打印微针的专项考量，助力微针从实验室走向临床应用。该综述以“3D-printed microneedle arrays for drug
delivery”为题发表于《Journal of Controlled Release》
逐点打印:3D打印工艺按制造过程通常分为逐点成形与逐层成形两类，其中逐点成形工艺通过逐点打印构建三维微针结构，可制备精细复杂结构、实现特殊设计微针的定制，代表技术包括激光立体光刻（SLA）、双光子聚合（TPP）、直接金属激光烧结（DMLS）和熔融沉积成型（FDM）；激光SLA是应用最广的光聚合技术，通过计算机控制紫外激光逐点聚合光敏树脂逐层成型，可制备多种形状的实心与空心微针，分辨率最高达25μm，倾斜打印轴可提升针尖锋利度，但存在“阶梯效应”影响结构质量；TPP分辨率高达100nm，打印精度高、微针表面光滑，可制备超小、超锋利及复杂精细结构的微针，不过打印速度慢、制备微针阵列耗时久；DMLS属于粉末床熔融技术，通过激光选择性熔化金属粉末成型，经后处理可制备医用级不锈钢锋利微针；FDM通过加热喷嘴挤出熔融热塑性聚合物沉积成型，可制备多孔、空心微针且参数可调，但打印与后处理整体耗时较长。
逐层打印：逐层成型通过光敏材料逐层固化实现，成型速度快于逐点工艺，代表技术包括数字光处理（DLP）、液晶面曝光（LCD）、连续液体界面生产（CLIP）、静态光学投影光刻（SOPL）与磁流变拉伸光刻（MDL）；DLP
通过数字微镜器件投影光敏树脂成型，成型速度快，可制备多孔、空心及适配曲面的个性化微针，但存在表面台阶效应，减小层厚会延长打印时间并提升失败风险；LCD
原理与 DLP 相近但采用 LED 配合 LCD 屏作为光源，可制备曲面、空心微针，同样存在明显台阶表面；CLIP
利用自由基聚合的氧阻聚效应实现连续打印，可改善台阶问题、得到表面光滑的微针，能制备多种复杂形貌微针且打印速度快； SOPL 与 MDL
作为新型逐层工艺，可避免传统 3D 打印的台阶效应，微针因分子结构均一具备良好力学性能，且制备时间大幅缩短至秒级。
3D打印微针阵列在药物递送中的应用
3D打印技术可快速定制微针，助力微针规模化生产，同时还能解决微针给药过程中的诸多问题，例如可制备仿蜜蜂微倒刺的仿生微针以提升穿刺效果并防止脱落，制备仿欧洲臭虫气味传输系统的仿生复杂结构以实现快速载药；针对微针长期存在的定量均匀载药难题，可通过制备涂层掩模装置调控涂层微针的药物空间沉积与载药量，也可以利用喷墨打印定量喷涂药物以实现均匀载药，为微针在给药领域的发展提供了有力技术支撑。
3D
打印空心、涂层、多孔微针均可经皮递送胰岛素治疗糖尿病小鼠，相比常规皮下注射能延长药物体内作用时间，实现更平稳的血糖控制；用于疫苗经皮递送时，其诱导的强效体液免疫应答效果优于皮下注射与皮内注射；此外还可递送抗肿瘤药物用于肿瘤治疗，甚至能实现脊髓组织的药物递送，在透皮给药领域展现出广阔的应用前景。
微针产品开发
批量配方层面：原材料的理化性质决定微针的安全性、力学性能与给药效率，3D
打印常用光敏材料的单体、引发剂等参数会影响微针硬度、韧性与聚合度，活性药物成分的理化特性、生物学特性及与原材料的相容性是配方设计基础，药物溶解度影响载药量与给药效率，挤出式
3D 打印还要求药物耐受高温与剪切力。
产品研究方面：理化性质上无药微针需评价几何形貌、力学性能、稳定性等，载药微针还需考察载药量与释药行为，需重点关注 3D
打印台阶层状结构对微针力学性能的影响；安全性上无药微针参照医疗器械生物评价标准开展无菌、细胞相容性、溶出物风险、皮肤刺激致敏等检测，光聚合型
3D
打印微针需重点检测单体与光引发剂溶出，载药微针还需按药研规范开展毒理研究，同时需制定详细使用说明规避误用风险；功效上无药微针通过穿透深度、生物效应评价，可借助光学相干断层扫描、激光共聚焦显微镜检测，3D
打印个性化微针需符合定制医疗器械监管要求并关注定位精度，载药微针需评估给药效率并开展药代药效研究，个性化产品需保障药物靶向作用于设计部位。
辅助装置方面：手动按压微针贴片可控性差，配套助推装置可精准控制刺入参数，空心微针需搭配注射装置并保障密封性与流速，配套装置需评估与微针阵列的匹配度与连接牢固性。产品研究皮肤模型方面：产品研究用皮肤模型主要有人体皮肤、生物皮肤与人工皮肤三类，人体皮肤是评价金标准但受伦理等限制应用较少，生物皮肤中猪皮最常用，鼠皮、兔皮也有应用，但存在成本高、个体差异等局限，人工皮肤易获取但缺乏生物活性，选择时需综合结构、力学性能等多维度特性，也可联用多种模型提升评价可靠性。
总结与展望
微针技术发展迅速，在疾病治疗领域前景广阔，刺激响应型、仿生型微针及多组织器官给药策略是核心发展方向；但受传统制造工艺繁琐、成本高、周期长等限制，微针临床转化成果较少。3D
打印技术可定制化、低成本、规模化制备微针，为临床转化提供技术支撑，其中 SOPL 技术可快速制备高质量微针。微针产品需按无药 /
载药分类遵循医疗器械与药品监管要求，3D 打印微针因工艺特性需单独研究；当前各类 3D
打印技术均存在局限，逐点成型分辨率高但速度慢，常规逐层成型速度快但存分层结构问题，SOPL 与 MDL
虽可制备无台阶微针，但对材料与设备要求特殊。未来可优化 3D 打印工艺与适配材料，完善专属质控监管标准，拓展多场景给药应用，推动 3D
打印微针的规模化量产与临床落地。
来源：南极熊
0 留言