综述：微针在免疫调节领域的应用研究进展

微针阵列（MNAs）由数百个微米级的细小针尖以阵列的方式连接在基座上组成，能够以微创的方式应用在皮肤上，实现靶向透皮给药，因而在免疫治疗和疫苗递送方面具有特殊意义。此外，基于微针阵列的免疫制剂还具有给药方式简单（可以居家自我给药）和无需冷藏运输等传统注射给药方式所不具备的优势。因此，许多临床前和临床研究正在探索这一技术。

图1 微针阵列在免疫治疗和疫苗递送方面的优势

近期，来自美国马里兰大学（University of Maryland）的研究人员在Advanced Materials期刊上发表了题为“Exploiting Unique Features of Microneedles to Modulate Immunity”的综述性文章，讨论了微针阵列的独特优势，以及该领域为实现广泛部署所面临的关键挑战，如制造和无菌问题。此外，作者探讨了如何通过调整微针阵列的设计参数以实现疫苗和免疫疗法的控制释放。同时，作者还讨论了利用微针阵列来减少疫苗递送脱靶效应的具体策略，以及如何利用新颖的化学和制造控制，使微针阵列中的药物保持稳定。接着，作者总结了微针阵列在临床研究中的应用。最后，作者对微针阵列的优缺点进行了评述，并展望了其未来在免疫工程和临床应用领域的发展前景。

用于药物控制释放的微针阵列设计

微针药物的释放动力学在调节免疫反应中起着重要作用。微针阵列的一个吸引人的特征是控制药物释放动力学的能力。微针阵列通常由两种设计组件：针尖和基座。针尖是穿透皮肤的数百微米长的尖锐突出物，基座为针尖提供结构支撑。药物的控制释放可以通过针尖或者基座的不同设计来实现。例如，可以通过设计使得针尖快速溶解并释放药物，用于突发释放装置。此外，也可以通过设计缓慢降解的针尖来实现药物的持续、缓慢释放。   

图2 基于不同的微针阵列设计，实现药物的控制释放

利用微针阵列减少脱靶效应

微针阵列可以穿透坚韧的角质层并最大限度地使药物与富含免疫细胞的真皮层接触。与非靶向递送途径相比，特异性靶向免疫细胞的抗原和佐剂递送途径可以改善抗原特异性疾病的疗效。因此，基于微针阵列的免疫疗法只需要更少的疫苗成分质量，就可以达到与目前传统疗法类似的临床治疗结果。

图3 微针阵列独特的几何形状和药物递送方式可以帮助减少脱靶效应，实现独特的给药方案  

微针阵列为疫苗递送提供了后勤效益

选择疫苗和免疫疗法的递送途径对于适当定位成分以发挥所需的免疫反应尤为重要。最近的研究表明，给药途径可以决定哪些细胞被靶向和产生的免疫反应的类型。无论路线如何，通过注射方法会产生疼痛，可引起瘢痕，并需要卫生保健专业人员操作。微针阵列可以改善疫苗递送途径，将疫苗直接递送到免疫细胞集中部位，并且递送的过程是无痛的，也不会造成疤痕，而且可以不需要借助医疗保健专业人员的帮助即可实现自我给药。   

图4 微针阵列与传统注射形式相比的优势  

提高微针阵列免疫治疗和疫苗稳定性的策略

微针阵列为克服某些类型的疫苗和免疫疗法的冷链储存的挑战提供了一个平台，但需要仔细注意它们的配方和制造。第一，含辅助疫苗和免疫治疗的微针阵列提供的是固体疫苗成分，而不是悬浮在水培养基中的成分。这本身就是一个优势，因为水合的形式会加速疫苗的降解。第二，组件必须能够以保持免疫活性的形式装在针头上，这与传统的冻干疫苗显著的区别。 

图5 微针阵列稳定性的改善和表征