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行業(yè)背景

一直以來(lái),，我們常用的臨床醫(yī)療給藥方式有口服藥劑、注射針劑,、外用涂抹等。不同的給藥方式會(huì)各有優(yōu)劣,?？诜巹┓梅奖?，需要首先通過(guò)腸胃吸收，這樣藥效會(huì)有所降低,，并且對(duì)肝臟等器官產(chǎn)生較強(qiáng)的副作用,；注射針劑存在使用不便、產(chǎn)生疼痛,、制備成本高,、過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)。外用涂抹膏藥因?yàn)槠つw的隔離,，藥物的吸收效率低,，并且給日常生活行動(dòng)帶來(lái)不便。臨床上一般不同的藥物有效成分會(huì)根據(jù)自身的理化性質(zhì),、藥理學(xué)等因素而采用不同的給藥醫(yī)療方式,。

隨著科技的發(fā)展，研究人員逐步開發(fā)了一種新型的醫(yī)療給藥方式——微針透皮給藥,，它既能實(shí)現(xiàn)有效給藥,，又操作簡(jiǎn)單并且讓患者獲得良好體驗(yàn)。上世紀(jì)90年代,，世.界上.第.一個(gè)微針是用硅材料制備而成的,。

由于硅材料具有脆性，且不適合作為模具來(lái)大批量復(fù)制,，因此近年來(lái)微針的制備材料研究的重點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)移到金屬,、陶瓷以及聚合物材料。

目前微針透皮給藥已經(jīng)在藥物治療,、美容祛斑,、整形植發(fā)等消費(fèi)市場(chǎng)領(lǐng)域獲得應(yīng)用推廣，并且市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)一批規(guī)?；慨a(chǎn)的公司,，中國(guó)的微針市場(chǎng)給藥系統(tǒng)產(chǎn)品主要是國(guó)外品牌，醫(yī)療方面的以歐美國(guó)家居多,，美容方面以日韓品牌為主,。國(guó)際上有3M、Zosano Pharma,、Corium,、Becton-Dickinson（BD）等；國(guó)內(nèi)有中科微針（北京）,、攬微醫(yī)療,、納通生物、和心諾泰等,。

加工方法

由于表皮厚度高達(dá)1500μm,，因此針長(zhǎng)度達(dá)1500μm足以將藥物釋放到表皮中,。長(zhǎng)度較大且直徑較粗的針可深入真皮層，容易損傷神經(jīng)并引起疼痛,。微針長(zhǎng)度大多數(shù)150-1500μm,，直徑50~250μm，尖.端寬度為1~25μm,。微針常見(jiàn)的形狀是圓錐形,、圓柱形、三棱錐,、四棱錐等,。微針根據(jù)種類不同（固體型，包被型,，中空型,、溶解型等）以及材料的需求，制作的工藝也不一樣,，硅材料常見(jiàn)加工方法有硅蝕刻,；金屬材料常見(jiàn)的加工方法激光切割；陶瓷材料加工方法陶瓷燒結(jié)光刻,。

而聚合物材料常用的加工方法是微立體光刻3D打印技術(shù),。近些年來(lái)3D打印技術(shù)獲得快速發(fā)展，相對(duì)于傳統(tǒng)加工工藝,，3D打印技術(shù)能夠靈活,、自由的設(shè)計(jì)各種復(fù)雜三維的結(jié)構(gòu)。目前市場(chǎng)上普通3D打印技術(shù)（SLA,、FDM等）加工的精度低,，表面粗糙，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了微針加工技術(shù)要求,。而雙光子激光直寫（TPP）3D打印技術(shù),，雖然加工的精度高，但是加工幅面小,、速度極慢,，對(duì)于大幅面、規(guī)?；a(chǎn)顯然不太適宜,。

面投影微立體光刻（PμsL）3D打印工藝能夠加工并兼顧快速、高精度,、大幅面的特點(diǎn),，可以滿足上述微針尺寸要求，并且加工出來(lái)的微針表面光滑程度高，為微創(chuàng),、無(wú)痛的微針治療效果提供技術(shù)支持,，也為快速、高效產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供可行性方案,。目前，已經(jīng)和國(guó)內(nèi)多所科研高校,、相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作,。

面投影微立體光刻（PμsL）工藝助力微針的制備

面投影微立體光刻（PμsL）基于數(shù)字DMD（Digital Micromirror Device）芯片作為動(dòng)態(tài)掩模，通過(guò)精密的光路投影系統(tǒng),，在樹脂液面進(jìn)行整面曝光打印,。因此，與普通的微立體光固化工藝相比,，除了成型精度高以外,，打印的速度得到大大提升。

由于微針需要具有良好的力學(xué)性能和生物相容性才能滿足其應(yīng)用的安全性要求,，所以微針的選材,、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其相應(yīng)的制備技術(shù)直接關(guān)系到微針的效能。一般而言,，微針的表面越光滑,，微針才能更好的發(fā)揮安全、無(wú)痛以及定量釋放的優(yōu)勢(shì),。

下圖是深圳摩方材料科技有限公司基于面投影微立體光刻（PμsL）工藝的3D打印系統(tǒng)nanoArch®S130設(shè)備加工的陣列微針結(jié)構(gòu),，該微針底部直徑0.198mm，高度0.572mm,，針尖的最.尖.端寬度僅0.006mm,！加工的微針表面光滑，針尖細(xì)節(jié)更加明晰,。該微針打印材料屬于丙烯酸聚合物類固體型微針,，通常研究人員使用該聚合物打印出針尖形態(tài)陽(yáng)模，通過(guò)二次倒模形成實(shí)際需要的醫(yī)用聚合物材料針尖結(jié)構(gòu),，比如形成溶解型微針,。

最近，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)美國(guó)羅格斯大學(xué)Howon Lee和意大利比薩大學(xué)Giuseppe Barillaro合作團(tuán)隊(duì)從寄生蟲的微鉤,，蜜蜂的尾刺針,，豪豬的針毛研究發(fā)現(xiàn)一種具有高組織粘附力的微觀倒刺結(jié)構(gòu)。這些復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)于傳統(tǒng)加工工藝而言是一種巨大的挑戰(zhàn),。

研究人員通過(guò)4D打印技術(shù)制造具有后向曲面倒鉤以增強(qiáng)組織附著力的仿生微針,。通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)該種倒刺結(jié)構(gòu)的仿生微針的組織附著力是普通微針的18倍！在組織中具有持續(xù)、定量釋放藥物的行為,。

文章鏈接地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201909197

結(jié)論

盡管目前微針在藥物治療,、美容祛斑、整形植發(fā)等獲得廣泛應(yīng)用,，并且衍生一批產(chǎn)業(yè)化公司,。但是微針治療市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為混亂、競(jìng)爭(zhēng)格局并不明晰,、技術(shù)水平良莠不齊,。我們經(jīng)常會(huì)在一些公共場(chǎng)所見(jiàn)到微針治療的相關(guān)廣告。

未來(lái)隨著微加工技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)的藥理學(xué)研究的進(jìn)展,，微針治療會(huì)獲得廣泛的認(rèn)可,，市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加規(guī)范,。而高精密3D打印作為一種具有復(fù)雜三維,、靈活自由、快速設(shè)計(jì)的微細(xì)加工技術(shù),，目前已經(jīng)被眾多前沿的科研機(jī)構(gòu)以及知.名規(guī)?；髽I(yè)所采用，進(jìn)一步深化課題研究程度,，提高了企業(yè)的創(chuàng)新性及生產(chǎn)效益,。