先进高分子微针治疗体系

药物的治疗作用不仅依赖于药物本身，药物输运系统对药效的发挥也具有十分重要的影响。然而，口服、注射、传统贴剂在不同程度上限制着药物的递送效率及患者的顺从性。高分子微针技术作为新兴的无痛透皮给药技术，2020年被《科学美国人》评为全球十大有望改变世界的技术之一，逐渐成为经皮诊疗领域的研究热点。高分子微针研究团队将药物递送与高分子微针技术相结合，深入研究了固体微针经皮促渗、可溶微针快速经皮给药、水凝胶微针智能缓控释等。其中，聚乳酸固体微针经皮促渗系统可促进药物的经皮运输，且患者使用过程耐受性良好，针孔愈合迅速不会造成感染、炎症，相关研究成果已经成功实现临床应用；胰岛素微针可实现胰岛素的高载药量、高精准度的无痛递送，有望替代传统一日三餐注射方式，减轻糖尿病患者的痛苦；通过优化高分子微针的制备工艺，突破了批量化制备瓶颈，成功实现了低成本产业化制备，促进了高分子微针的产业化发展。

新型高分子微针检测体系

目前，临床上的疾病检测手段主要依赖大型设备，操作复杂患者顺应性差，且成本较为高昂。基于此，高分子微针团队提出并开发了基于微针诊疗技术的可穿戴式经皮实时生理信号检测体系，通过无痛、微创提取组织液并特异性捕获生物标记物，结合酶联免疫、核酸适配体、光子晶体可视化、电化学信号等方式实现疾病的实时监测与治疗。其中，多孔仿生微针及水凝胶微针与多种检测技术联用，实时经皮监测间质液中生物标志物的变化，实现对重大疾病的早期微创、便捷检测，防止产生更大的损害。而在血糖监测上，基于固定于微针上的葡萄糖氧化酶与间质液中葡萄糖发生氧化还原反应，产生电流变化从而实现对血糖浓度的连续监测。

应用于药物递送系统的多尺度模拟

为了能够在更微观的尺度去验证微针载药系统的合理性/优越性，我们课题组还开发了多尺度分子模拟的模型与力场，并通过该技术去优化微针设计，例如分子模拟能够在介观层面揭示加工工艺对微针针体结构以及微针性能的影响；同时利用多尺度动力学模拟，我们可以探究药物，特别是蛋白质类药物，在微针载药过程的稳定性以及药物在体内外的释放性质。这些分析手段有利于验证微针递送药物的科学性，也能帮助我们从不同角度理解药物递送的机理。

胰岛素高分子微针

对于I型糖尿病患者，需要补充胰岛素进行治疗，目前，主要通过注射方式给药，每天2-4次，给患者带来极大的痛苦与不便。针对胰岛素给药目前所存在的弊端，设计与开发胰岛素高分子微针贴片。主要研究内容有高分子微针的结构设计、体外性能测试、胰岛素载药量及稳定性研究、临床前动物实验评价胰岛素微针贴片降血糖效果、高分子微针安全性评价等。

包衣微针用于过敏性药物的皮试

在过敏性药物（如青霉素、头孢菌素、链霉素、结核苗素、破伤风抗毒素、盐酸普鲁卡因、细胞色素等）的使用之前，需进行皮试。目前诊断药物过敏主要采用皮内注射和快速皮试仪，这类方法存在诸多缺点，如诊断正确率较低（约30%-50%）、皮下注射疼痛、注射量不易掌握、每次使用前需要临时配置试剂等，因此使用起来既不方便又不安全。针对目前过敏性药物皮试所存在的缺点，设计与开发包衣微针皮试贴片。主要研究内容有高分子微针的结构设计、载药量研究、临床前动物实验评价皮试微针贴片应用效果、高分子微针安全性评价等。

实心微针用于皮肤表面预处理

皮肤角质层是阻止药物向皮下扩散的主要障碍，经微针预处理的皮肤药物吸收率可增大10倍以上。现有微针产品主要有硅微针与金属微针，硅材料较脆、很容易在皮下断裂，存在安全隐患；而金属微针长度不可控、加工成本高、使用过程有痛感。针对以上实心微针存在的缺陷，设计与开发高分子生物可降解高分子实心微针，该微针尺寸可控、不存在皮下断裂的风险，主要用于美容、保健等领域。主要研究内容有高分子微针的结构设计与优化、高分子微针皮肤预处理临床前动物实验效果评价、高分子微针稳定性研究、微针拖放器设计与开发、高分子微针批量化生产器械的研究与开发等。

用于美容化妆的高分子实心微针

项目背景

化妆品能否起效，最关键的是皮肤的相关部位能否吸收相应功效成分。例如，美白成分通常需要渗透进入表皮最深处的基底层，而像抗皱成分需要渗透进更深的真皮层才能起作用。因此，化妆品的透皮吸收非常重要，但却因为皮肤屏障（角质层）的存在而十分困难。为了解决这个问题，本团队研究与开发了高分子实心微针及其拖放装置，微针高度在200-800微米可控，可无痛地在皮肤表面打开角质层，增加有效成分在皮下的吸收。

项目优势

目前，已上市相关产品主要有硅微针和金属微针。与这些产品相比，高分子微针尺寸可精确控制、不存在皮下断裂风险、生产成本低、无污染等优点。

项目进展

目前，已完成临床前相应研究，并已申请多项中国发明专利和实用新型专利，主要数据如下图所示。下一阶段工作为临床试验，预计3年可实现产业化。

胰岛素高分子微针贴片

项目背景

随着生活水平的不断提高、饮食结构的改变、越来越紧张的生活节奏以及少动多坐的生活方式等诸多因素，全球糖尿病发病率增长非常迅速，糖尿病已经成为继肿瘤、心血管病变之后的第三大严重威胁人类健康的慢性疾病。目前全球糖尿病患者已超过了1.2亿人，我国患者人群居于世界第二，目前中国的糖尿病发病率高达了9.6%，未来50年内糖尿病仍将是中国一个严重的公共卫生问题。在糖尿病日益严峻的今天，其治疗效果还是不是很理想。主要采用注射方式给药，每天2-4次，给患者带来极大的痛苦与不便。针对这些问题，本团队研究与开发了胰岛素高分子微针贴片。高分子微针微尺度可控，可无痛地将胰岛素在2分钟内输送至皮下。

项目优势

目前，已上市胰岛素给药方式均与注射相关。与这些产品相比，胰岛素高分子微针具有生产成本低、无痛给药、无污染等优点。

项目进展

目前，已初步完成大动物实验前相应研究，并已申请多项中国发明专利和实用新型专利。下一阶段工作为大动物实验和临床试验，预计5年可实现产业化。

疫苗高分子微针贴片

项目背景

从全球疫苗市场来看，2014年市场规模已达350亿美元，预计2016年全球疫苗市场规模将超过520亿美元。在我国，疫苗是《“十二五”生物技术发展规划》中的最大亮点之一，儿童疫苗与流感疫苗的重要地位。预防疫苗、治疗性疫苗在我国将有广阔的前景。目前，接种疫苗的方式主要为皮下/肌肉注射，该接种方式存在诸多弊端，如疼痛、造成大量医疗垃圾、使用不方便（需要去医院给药）、存在二次利用导致交叉感染的风险等。针对这些问题，本团队研究与开发了疫苗高分子微针贴片，该贴片可无痛地在2分钟内将疫苗输送至皮下。

项目优势

与注射方法相比，疫苗高分子微针具有生产成本低、无痛给药、无污染等优点，特别是在地震等灾害现场抢救、战场救护、儿童老人等体格虚弱者注射等特殊医疗环境下市场潜力很大。

项目进展

与注射方法相比，疫苗高分子微针具有生产成本低、无痛给药、无污染等优点，特别是在地震等灾害现场抢救、战场救护、儿童老人等体格虚弱者注射等特殊医疗环境下市场潜力很大。