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（配圖版權(quán)為此文作者團(tuán)隊(duì)）

  近年來，心血管疾�。�CVDs）和代謝性疾�。�MDs）的發(fā)病率和死亡率上升，給社會和醫(yī)療系統(tǒng)帶來了巨大負(fù)擔(dān)和挑戰(zhàn)。因此，監(jiān)測和治療這兩種類型的疾病已成為關(guān)鍵的公共衛(wèi)生任務(wù)。CVDs廣義上指與血管和心臟相關(guān)的疾病，如心肌病、冠狀動脈心臟病、心臟瓣膜病、冠狀動脈粥樣硬化和內(nèi)膜增生，也稱為循環(huán)系統(tǒng)疾病。這些疾病通常由其他疾病、不健康的生活方式和環(huán)境及遺傳因素的組合引起。如果病情嚴(yán)重，可能對患者的生命構(gòu)成威脅。內(nèi)分泌MDs指與內(nèi)分泌器官中的激素失衡相關(guān)的疾病，主要是糖尿病、痛風(fēng)、骨質(zhì)疏松癥和肥胖癥。這些疾病通常與多種因素有關(guān)，如遺傳缺陷、不健康的生活方式、環(huán)境因素和不適當(dāng)?shù)尼t(yī)療治療。MDs相互影響并可能共存，這可能增加殘疾和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。CVDs和MDs有許多共享的風(fēng)險(xiǎn)因素和相互聯(lián)系；由于它們的關(guān)聯(lián)，治療這兩種類型的疾病需要一種綜合方法。然而，目前用于監(jiān)測和治療這兩類疾病的醫(yī)療器械存在體積龐大、難以攜帶、患者接受度和依從性低等諸多問題。

  微針（MNs）作為一種新興的診斷和治療技術(shù)，其應(yīng)用逐漸成為醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)，為上述問題提供了全新的解決方式。MNs由一系列微米級的針附著在基板上組成，可以像創(chuàng)可貼一樣貼在皮膚上。藥物可以通過MNs穿透皮膚角質(zhì)層，直接進(jìn)入體液循環(huán)。此外，通過微米級的針進(jìn)行非侵入性提取體液也可以監(jiān)測血糖、尿酸等指標(biāo)。在監(jiān)測CVDs和MDs時(shí)，MNs可以通過檢測生物標(biāo)志物并提供及時(shí)警告來跟蹤患者的疾病進(jìn)展和變化，以預(yù)防相關(guān)疾病。MNs的監(jiān)測技術(shù)具有可穿戴性、微創(chuàng)性、便利性和直觀性的優(yōu)點(diǎn)，在社區(qū)衛(wèi)生保健、家庭健康監(jiān)測和戶外醫(yī)療救援等各種環(huán)境中顯示出顯著的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)監(jiān)測相比，它簡化了操作過程，縮短了等待時(shí)間，減輕了患者的心理壓力，并提高了用戶體驗(yàn)。此外，在治療CVDs和MDs時(shí)，MNs通過在生物組織上創(chuàng)建微通道，顯著增強(qiáng)了組織對小分子和大分子藥物的經(jīng)皮吸收能力。這種新興治療技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)精確的劑量控制，有效防止由不當(dāng)劑量引起的潛在毒性風(fēng)險(xiǎn)。它不僅摒棄了傳統(tǒng)注射方法的不便，還確保藥物直接有效作用于目標(biāo)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)原位治療，大大提高了藥物的生物利用度。

圖1. 微針用于心血管與代謝疾病的監(jiān)測與診斷

微針在心血管疾病監(jiān)測中的應(yīng)用

  目前，關(guān)于使用微針進(jìn)行心血管疾病監(jiān)測的研究仍然相對有限，這是由于微針技術(shù)的利用不足和推廣有限，加上心血管疾病監(jiān)測本身所固有的挑戰(zhàn)。為了滿足心臟病患者長期心電圖信號監(jiān)測的需求，Satti等人設(shè)計(jì)了一種剛性的聚苯胺-N-氧化物涂層微針電極陣列。這一創(chuàng)新使得長期心電圖信號監(jiān)測成為可能，具有低接觸阻抗和更穩(wěn)定的生物電位，性能優(yōu)于傳統(tǒng)的銀-氯化銀電極。醫(yī)生可以通過接收微針電極的輸出信號，及時(shí)準(zhǔn)確地診斷心律失常。此外，這種微針電極適用于長期監(jiān)測，不影響心電圖信號質(zhì)量。隨著微針的開發(fā)和應(yīng)用逐漸普及，以及對心血管疾病監(jiān)測的需求不斷增加，微針在心血管疾病監(jiān)測方面的研究將會增加。微針在這一領(lǐng)域仍有改進(jìn)空間，可以通過與其他醫(yī)療技術(shù)結(jié)合，通過各種技術(shù)手段和方法實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、全面和高效的心血管疾病監(jiān)測目標(biāo)。

微針（MNs）在心血管疾病治療中的應(yīng)用

微針在監(jiān)測和治療代謝性疾�。�MDs）中的應(yīng)用

  代謝性疾病是現(xiàn)代醫(yī)療實(shí)踐中的一個(gè)挑戰(zhàn)，包括糖尿病、痛風(fēng)、骨質(zhì)疏松癥和肥胖癥等多種疾病。監(jiān)測這些疾病涉及到生物標(biāo)志物檢測，這是一個(gè)關(guān)鍵但要求高的過程，通常需要頻繁地從患者那里收集樣本，一些方法可能對患者健康構(gòu)成潛在傷害。傳統(tǒng)的MDs治療通常包括飲食控制、鍛煉，必要時(shí)進(jìn)行手術(shù)。盡管傳統(tǒng)治療在一定程度上可以改善MDs，但它們通常受到療效不佳和顯著副作用風(fēng)險(xiǎn)的限制。

圖7. 微針在其他代謝性疾病治療中的應(yīng)用

結(jié)論與展望

  微針在監(jiān)測和治療心血管疾病和代謝性疾病方面取得了快速進(jìn)展。作為一種創(chuàng)新的疾病監(jiān)測方式，微針提供了兩個(gè)好處：減輕患者的不適和提高監(jiān)測的舒適度，同時(shí)克服了傳統(tǒng)檢測方法的不足，從而提高了監(jiān)測的精確度和靈敏度。作為一種新型的藥物輸送方法，微針增強(qiáng)了藥物的生物利用度，實(shí)現(xiàn)了靶向藥物輸送，并減少了與系統(tǒng)治療相關(guān)的副作用，與傳統(tǒng)的注射和口服攝入方法形成對比。然而，在微針實(shí)際應(yīng)用于心血管疾病和代謝性疾病的臨床治療之前，仍有許多困難需要克服。首先，需要克服提高微針貼片的藥物攜帶能力和藥物的經(jīng)皮效率的困難，以提高治療效果。其次，需要關(guān)注微針制造材料的生物相容性和安全性，實(shí)時(shí)跟蹤微針貼片作用后體內(nèi)可能發(fā)生的炎癥和免疫反應(yīng)，并及時(shí)找到有效的對策。此外，在臨床應(yīng)用之前，相關(guān)技術(shù)必須經(jīng)過嚴(yán)格的臨床試驗(yàn)，以確定其安全性和有效性，并獲得監(jiān)管批準(zhǔn)。

圖8. 微針的未來發(fā)展方向

  原文鏈接https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(24)01840-6

【作者簡介】

黃源，通訊作者，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院心臟外科醫(yī)師。主要研究方向?yàn)樾难芗膊∠嚓P(guān)的腸道菌群研究、醫(yī)工結(jié)合及人工智能研究、心衰及肺動脈高壓研究、心血管疾病負(fù)擔(dān)研究等。以通訊/第一作者在The innovation、iMeta（Cover Story）、Microbiome、Research、Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology (Cover Story)、iScience（Cover Story）等國際知名雜志發(fā)表多篇高水平SCI論文，其中封面文章3篇，單篇最高IF 33.2，累計(jì)影響因子IF＞180+。同時(shí)擔(dān)任iMeta執(zhí)行副主編、National Science Review編委、The innovation青年編委、Research青年編委、Genomics, Proteomics & Bioinformatics青年編委等。擔(dān)任Nature Medicine、Nature Electronics、The Innovation、Advanced Materials、Intensive Care Medicine、National Science Review、Med等國際知名雜志特邀審稿人，北京科技人才研究會會員，主持國家自然科學(xué)基金1項(xiàng)，主持中央高水平醫(yī)院臨床科研業(yè)務(wù)費(fèi)基金1項(xiàng)。

莊儉，女，北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院塑料機(jī)械及塑料工程研究所副教授。主要從事高分子材料微納制造、聚合物藥物遞送微針迭代設(shè)計(jì)、制備及其應(yīng)用、高分子材料成型裝備及其數(shù)字孿生。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目，參與了“十一五”國家科技支撐項(xiàng)目、北京市自然基金、企業(yè)橫向等項(xiàng)目。發(fā)表專著2部，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)，學(xué)術(shù)論文50余篇，其中SCI或EI檢索論文20余篇。