Research|突破口服与注射瓶颈：中山大学潘昕/暨南大学彭婷婷团队综述微针介导的生物大分子精准递送，引领重大疾病无痛治疗

中山大学潘昕教授与暨南大学彭婷婷副教授团队系统阐述了微针技术作为一种突破性递送平台，在提升生物大分子药物治疗重大疾病效果方面的最新进展与应用策略，内容覆盖肿瘤、传染病、心血管疾病、代谢性疾病及自身免疫性疾病等多个关键领域，为实现高效、无痛、精准的药物递送提供了全新视角与解决方案，以 "Microneedle Overcoming Biological Barriers: Advancing Biomacromolecule Treatment in Major Diseases" 为题在 Research 上在线出版。

Citation: Weishi Ye, Wentao Wu, Siyuan Peng, Zeshi Jiang, Wenhao Wang, Guanlin Wang, Beibei Yang, Fan jia, Anqi Lu, Chao Lu, et al. Microneedle Technology for Overcoming Biological Barriers: Advancing Biomacromolecular Delivery and Therapeutic Applications in Major Diseases. Research. 2025;8:0879.DOI:10.34133/research.0879

研究背景

近年来，生物大分子药物已成为全球药物研发的重要方向。与小分子化学药物相比，多肽、抗体和核酸等生物大分子药物具有靶向性强、疗效显著、毒副作用低等独特优势，在肿瘤、代谢性疾病、心血管疾病等重大疾病治疗中展现出巨大潜力。然而，这类药物的临床应用面临严峻挑战：其结构复杂且稳定性差，口服途径易被降解，传统透皮制剂则难以有效渗透，因此目前主要依赖注射给药，这不仅导致患者依从性差，也显著增加了医疗成本。

微针技术为突破这一瓶颈提供了创新性解决方案。该技术能直接穿透角质层，产生微通道以实现药物的高效递送，兼具注射剂与经皮给药制剂的双重优势。随着新型生物材料的不断开发，微针技术的应用领域已从经皮给药逐步扩展至口腔黏膜、心血管组织等多种新型给药途径。

尽管微针技术发展迅速，其临床转化仍面临一系列挑战，包括载药量有限、生产工艺不够成熟、长期安全性证据不足等。同时，智能响应型释药系统的精准调控能力也亟待提升。因此，系统梳理生物大分子微针递送系统的最新研究进展，对推动新一代智能微针系统的开发具有重要价值，也为促进生物大分子药物的临床转化提供了关键理论依据和技术支撑。

研究进展

中山大学潘昕教授与暨南大学彭婷婷副教授团队系统综述了微针技术作为新型药物递送系统的最新研究进展，重点阐述了其在克服生物屏障、高效递送蛋白质、肽类及核酸等生物大分子方面的潜力，以及该系统在多种重大疾病治疗中的应用前景（图1）。该综述从微针的结构设计、功能化修饰及疾病特异性应用等多个层面展开，并结合具体案例，论述了不同疾病治疗中的微针递送策略与成效。

图1 基于微针的生物大分子药物递送策略：独特优势与疾病治疗应用

在传染病治疗领域，微针技术为疫苗递送系统带来了突破性进展，主要体现在其能够克服传统注射方式的局限性，实现高效、无痛、自主接种，并显著提升疫苗的免疫效果与稳定性。微针不仅作为高效递送平台，还可实现持续或程序化释放，模拟多次接种的免疫效果，例如 Tran 等人开发的可编程爆破释放的核壳结构微针（图2），通过调控 PLGA 壳层降解速率，实现疫苗在不同时间点的脉冲释放，成功模拟三次皮下注射的免疫效果，在大鼠模型中实现 100% 生存率，显著优于传统注射组的 80%。

图2 可编程突释微针的组成、表征及药效学评价

在肿瘤免疫治疗中，微针被设计为智能响应型系统，用于递送免疫检查点抑制剂（如 PD-1/CTLA-4 抗体）和肿瘤疫苗。例如，Wang 等人开发的双免疫微针可实现 PD-1 抑制剂与 IDO 抑制剂的协同递送，显著提升小鼠生存率；Joo 等人则通过自锁微针实现 PD-L1 抗体与 TGF-β 抑制剂的精准共递送，增强T细胞浸润与抗肿瘤效果（图3）。

图3 自锁微针的组成、表征及药效学评价

在心血管疾病治疗中，微针被用于心肌梗死后的血管再生与抗纤维化治疗。例如，Fan 等人设计近红外光触发自展开微针，负载 VEGF 实现心肌局部修复（图4）；Shi 等人利用 AAV 载体微针实现 VEGF 基因在心肌中的均匀转染，显著减少梗死面积；Zhang 等人则开发了凝血酶响应型微针，实现肝素的智能释放与长效抗凝。

图4 近红外光触发自展开微针的示意图及药效学评价

在代谢性疾病治疗中，微针被用于胰岛素、GLP-1 受体激动剂等生物大分子的智能控释。例如，Yu 等人开发葡萄糖响应型微针，通过苯硼酸与葡萄糖的结合实现胰岛素按需释放；You 等人开发气动微针系统，通过产气促渗实现了 liraglutide 的分钟级快速释放（图5）。在自身免疫性疾病治疗中，微针被用于局部递送免疫调节性生物制剂。Wu 等人开发光热响应微针实现 IL-17 抗体的快速释放，用于银屑病治疗（图6）。

图5 超速效气动微针的组成、表征及药效学评价

图6 光热响应微针的组成、表征及药效学评价

未来展望

基于其在生物大分子无痛递送中的显著优势，微针技术已从传统经皮给药成功拓展至肿瘤免疫、代谢疾病及组织修复等广阔领域，展现出巨大的应用潜力。尽管全球已有超过 30 款微针产品进入 II/III 期临床试验，但至今尚未有产品成功上市，反映出其从实验室到市场的“最后一公里”仍面临严峻挑战。当前的核心瓶颈主要集中在有限的载药量难以满足临床剂量需求、规模化生产中缺乏标准化工艺导致生物大分子活性难以保障，以及长期使用的安全性尚未完全明确等方面。未来，通过优化微针结构与制剂工艺、引入 3D 打印等先进制造技术、并建立与国际 GMP 接轨的质量标准，将是突破产业化壁垒的关键。随着与功能材料、传感技术和人工智能的深度融合，未来的智能微针系统有望实现程序化给药、实时监测与闭环治疗的一体化，从而为重大疾病的居家管理与精准治疗带来革命性突破，具有广阔的临床价值与市场前景。

DOI Prefix: 10.34133