微振动微针：为快速微创生物标志物检测铺平道路

科学家们创造了一种使用微针快速、微创检测葡萄糖的新方法。这些可膨胀的水凝胶微针在短短五分钟内提取了大量的皮肤液，是手指采血测试的一种侵入性较小的替代方法

出于诊断目的提取间质液（ISF）长期以来一直是一个具有挑战性的过程。传统方法，如抽吸水疱和声泳，不仅耗时，而且往往会对皮肤最外层角质层造成严重破坏，导致局部创伤

微针（MN）已成为一种有前景的替代品，提供了一种侵入性较小的方法来获取ISF。然而，目前的MN技术受到其低提取量和长提取时间的限制，通常需要10-15分钟才能获得少量的ISF。鉴于这些局限性，迫切需要研究开发更快、更有效的ISF提取方法

在《微系统与纳米工程》发表的一项研究中，澳大利亚南昆士兰大学的研究人员提出了一种使用微振动辅助双层螺旋微针提取ISF的新方法

该研究详细介绍了这些微针的开发和测试，这些微针旨在快速有效地提取ISF用于生物标志物传感

该研究介绍了两种创新型螺旋形可膨胀微针阵列，专为快速提取间质液（ISF）而设计

第一个阵列由明胶甲基丙烯酰基（GelMA）和PVA组成，而第二个阵列则结合了聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和透明质酸（HA）。这些微针在人工ISF中仅10分钟内分别显示出560±79.6%和370±34.1%的令人印象深刻的肿胀率

这项研究的一个关键创新是开发了一种基于Arduino的定制设计的应用程序，其振动频率在50-100Hz之间。这种微振动技术显著提高了微针的皮肤穿透效率，从而更有效地吸收ISF

在猪耳皮肤的离体试验中，GelMA/PVA微针能够在短短五分钟内快速吸收6.41±1.01 mg的ISF，而PVA/PVP/HA微针在同一时间内提取了5.38±0.77 mg

为了验证微针回收葡萄糖作为靶生物标志物的能力，使用了温和的加热程序，然后使用D-葡萄糖含量测定试剂盒测定葡萄糖浓度。结果表明，微针可以有效地提取ISF并检测葡萄糖，这表明它们具有快速和微创生物标志物传感的潜力

这项研究不仅解决了当前ISF提取方法的局限性，还为护理点诊断和实时健康监测设备的开发开辟了新的途径

首席研究员Zahra Faraji Rad博士表示：“这项研究代表了微创诊断领域的重大进步。新型微针设计和微振动技术的结合有可能简化我们提取和分析生物标志物的方式，使这一过程更快、更高效、侵入性更小。”

这些微针的开发对生物标志物检测的即时诊断具有广泛的意义。它们为传统血液取样提供了一种可行的替代方案，特别是在资源有限的环境中或需要频繁监测的患者中。

这些微针的快速提取ISF和高效的葡萄糖检测能力表明，它们有可能用于治疗糖尿病等慢性病，在糖尿病等慢性疾病中，通常需要频繁的手指刺破来抽血进行葡萄糖检测 More information: Khaled Mohammed Saifullah et al, Micro-vibration assisted dual-layer spiral microneedles to rapidly extract dermal interstitial fluid for minimally invasive detection of glucose, Microsystems & Nanoengineering (2025). DOI: 10.1038/s41378-024-00850-x

Journal information: Microsystems and Nanoengineering