微針陣列（MNAs）由數(shù)百個(gè)微米級(jí)的細(xì)小針尖以陣列的方式連接在基座上組成，能夠以微創(chuàng)的方式應(yīng)用在皮膚上，實(shí)現(xiàn)靶向透皮給藥，因而在免疫治療和疫苗遞送方面具有特殊意義。此外，基于微針陣列的免疫制劑還具有給藥方式簡(jiǎn)單（可以居家自我給藥）和無(wú)需冷藏運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)注射給藥方式所不具備的優(yōu)勢(shì)。因此，許多臨床前和臨床研究正在探索這一技術(shù)。

圖1 微針陣列在免疫治療和疫苗遞送方面的優(yōu)勢(shì)

近期，來(lái)自美國(guó)馬里蘭大學(xué)（University of Maryland）的研究人員在Advanced Materials期刊上發(fā)表了題為“Exploiting Unique Features of Microneedles to Modulate Immunity”的綜述性文章，討論了微針陣列的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以及該領(lǐng)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)廣泛部署所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，如制造和無(wú)菌問(wèn)題。此外，作者探討了如何通過(guò)調(diào)整微針陣列的設(shè)計(jì)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)疫苗和免疫療法的控制釋放。同時(shí)，作者還討論了利用微針陣列來(lái)減少疫苗遞送脫靶效應(yīng)的具體策略，以及如何利用新穎的化學(xué)和制造控制，使微針陣列中的藥物保持穩(wěn)定。接著，作者總結(jié)了微針陣列在臨床研究中的應(yīng)用。最后，作者對(duì)微針陣列的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)述，并展望了其未來(lái)在免疫工程和臨床應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展前景。

用于藥物控制釋放的微針陣列設(shè)計(jì)

微針?biāo)幬锏尼尫艅?dòng)力學(xué)在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中起著重要作用。微針陣列的一個(gè)吸引人的特征是控制藥物釋放動(dòng)力學(xué)的能力。微針陣列通常由兩種設(shè)計(jì)組件：針尖和基座。針尖是穿透皮膚的數(shù)百微米長(zhǎng)的尖銳突出物，基座為針尖提供結(jié)構(gòu)支撐。藥物的控制釋放可以通過(guò)針尖或者基座的不同設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以通過(guò)設(shè)計(jì)使得針尖快速溶解并釋放藥物，用于突發(fā)釋放裝置。此外，也可以通過(guò)設(shè)計(jì)緩慢降解的針尖來(lái)實(shí)現(xiàn)藥物的持續(xù)、緩慢釋放。

圖2 基于不同的微針陣列設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放

利用微針陣列減少脫靶效應(yīng)

微針陣列可以穿透堅(jiān)韌的角質(zhì)層并最大限度地使藥物與富含免疫細(xì)胞的真皮層接觸。與非靶向遞送途徑相比，特異性靶向免疫細(xì)胞的抗原和佐劑遞送途徑可以改善抗原特異性疾病的療效。因此，基于微針陣列的免疫療法只需要更少的疫苗成分質(zhì)量，就可以達(dá)到與目前傳統(tǒng)療法類似的臨床治療結(jié)果。

圖3 微針陣列獨(dú)特的幾何形狀和藥物遞送方式可以幫助減少脫靶效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的給藥方案

微針陣列為疫苗遞送提供了后勤效益

選擇疫苗和免疫療法的遞送途徑對(duì)于適當(dāng)定位成分以發(fā)揮所需的免疫反應(yīng)尤為重要。最近的研究表明，給藥途徑可以決定哪些細(xì)胞被靶向和產(chǎn)生的免疫反應(yīng)的類型。無(wú)論路線如何，通過(guò)注射方法會(huì)產(chǎn)生疼痛，可引起瘢痕，并需要衛(wèi)生保健專業(yè)人員操作。微針陣列可以改善疫苗遞送途徑，將疫苗直接遞送到免疫細(xì)胞集中部位，并且遞送的過(guò)程是無(wú)痛的，也不會(huì)造成疤痕，而且可以不需要借助醫(yī)療保健專業(yè)人員的幫助即可實(shí)現(xiàn)自我給藥。

圖4 微針陣列與傳統(tǒng)注射形式相比的優(yōu)勢(shì)

提高微針陣列免疫治療和疫苗穩(wěn)定性的策略

微針陣列為克服某些類型的疫苗和免疫療法的冷鏈儲(chǔ)存的挑戰(zhàn)提供了一個(gè)平臺(tái)，但需要仔細(xì)注意它們的配方和制造。第一，含輔助疫苗和免疫治療的微針陣列提供的是固體疫苗成分，而不是懸浮在水培養(yǎng)基中的成分。這本身就是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗系男问綍?huì)加速疫苗的降解。第二，組件必須能夠以保持免疫活性的形式裝在針頭上，這與傳統(tǒng)的凍干疫苗顯著的區(qū)別。

圖5 微針陣列穩(wěn)定性的改善和表征