微針陣列（MNAs）由數(shù)百個微米級的細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單（可以居家自我給藥）和無需冷藏運輸?shù)葌鹘y(tǒng)注射給藥方式所不具備的優(yōu)勢。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

近期，來自美國馬里蘭大學（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特優(yōu)勢，以及該領(lǐng)域為實現(xiàn)廣泛部署所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，如制造和無菌問題。此外，作者探討了如何通過調(diào)整微針陣列的設(shè)計參數(shù)以實現(xiàn)疫苗和免疫療法的控制釋放。同時，作者還討論了利用微針陣列來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，作者對微針陣列的優(yōu)缺點進行了評述，并展望了其未來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

微針藥物的釋放動力學在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中起著重要作用。微針陣列的一個吸引人的特征是控制藥物釋放動力學的能力。微針陣列通常由兩種設(shè)計組件：針尖和基座。針尖是穿透皮膚的數(shù)百微米長的尖銳突出物，基座為針尖提供結(jié)構(gòu)支撐。藥物的控制釋放可以通過針尖或者基座的不同設(shè)計來實現(xiàn)。例如，可以通過設(shè)計使得針尖快速溶解并釋放藥物，用于突發(fā)釋放裝置。此外，也可以通過設(shè)計緩慢降解的針尖來實現(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，實現(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韌的角質(zhì)層并最大限度地使藥物與富含免疫細胞的真皮層接觸。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)，實現(xiàn)獨特的給藥方案

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于適當定位成分以發(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胞被靶向和產(chǎn)生的免疫反應(yīng)的類型。無論路線如何，通過注射方法會產(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胞集中部位，并且遞送的過程是無痛的，也不會造成疤痕，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

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存的挑戰(zhàn)提供了一個平臺，但需要仔細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。這本身就是一個優(yōu)勢，因為水合的形式會加速疫苗的降解。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