微針陣列（MN）是一種用于穿透皮膚最外層角質(zhì)層的微創(chuàng)裝置，角質(zhì)層是局部用藥的主要屏障。它們被廣泛應用于包括化妝品和藥品在內(nèi)的一系列應用中。它們的使用涉及到一種簡單、廉價、安全和只需要少量訓練的有效技術。微針陣列最初被用作面部疤痕和皮膚再生的膠原蛋白誘導療法，至今仍然如此使用，但現(xiàn)在也被廣泛用作治療藥物和疫苗的透皮給藥系統(tǒng)。

在學術和工業(yè)環(huán)境中，已經(jīng)有無數(shù)關于微針特性和使用質(zhì)構(gòu)儀進行藥物輸送的研究發(fā)表。

以下是主要的研究領域：

l     將陣列壓縮到已知軟基底（如動物皮膚或合成類似物）中，評估每個陣列所需的穿透力。

l     測量人體對軟基板上的陣列施加的力，通常在質(zhì)構(gòu)儀的校準平臺上進行。

l     使用拉伸試驗測量陣列背襯材料的特性。

l     以已知的力將陣列壓縮到硬基片中。針強度是陣列的一個重要特性。針頭應足夠堅固，能夠插入皮膚而不會發(fā)生故障。針剛度可從力-位移圖中測量，并且在某些情況下，極限強度可以作為圖上的斷裂點來測量。見的是，微針高度因彎曲或鈍化而發(fā)生的百分比變化通過校準光學或電子顯微鏡中的測量進行評估。將針頭壓入金屬底座與將針頭插入皮膚是不同的方法。該測試僅用于比較不同批次的陣列并確認制造的一致性，或評估不同制造工藝對針強度的影響。

下面概述了一些研究的例子。

Navarra大學的研究人員一直在研究微針對皮內(nèi)菌病皮內(nèi)注射的溶解作用。疫苗接種是預防和控制傳染病的主要策略之一。然而，近幾十年來，人們做出了許多努力，以獲得傳統(tǒng)肌肉注射或皮下注射疫苗給藥途徑的替代方案，這些途徑主要通過皮下注射針給藥并且需要訓練有素的醫(yī)護人員。這項研究考察了微針陣列的機械性能和溶解性能，以及它們在小鼠體內(nèi)的免疫原性和保護能力。他們使用TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀進行壓縮測試，以評估微針高度的百分比變化以及插入基材的力。由于目前沒有針對志賀桿菌病的許可疫苗，因此該制劑是一種很有前途的候選疫苗，可作為疫苗遞送系統(tǒng)，可以在發(fā)展中國家進行簡單和廣泛的免疫接種。

Greenwich大學的科學家們一直在研究用于皮膚腫瘤抗癌治療的3D打印微針。在過去的20年中，微針裝置已廣泛用于各種藥物的非侵入性透皮給藥。在皮膚上應用微針陣列的進展涉及用于治療皮膚腫瘤的抗癌劑的遞送。在這項研究中，制備了新型3D打印聚合物微針陣列，用于增強（Cisplatin）對A-431表皮樣皮膚腫瘤的治療效果。他們使用TA.HD plus質(zhì)構(gòu)儀測量微針陣列穿透皮膚的能力。這項研究證明了3D打印微針在提供抗癌藥物體內(nèi)透皮給藥方面的適用性。

Kent大學的研究人員正在研究一種新型的3D打印空心微針微機電系統(tǒng)，用于控制、個性化的透皮給藥。藥物遞送裝置的進步對于患者治療的個性化和醫(yī)療保健的改善至關重要。本文介紹了3DMNMEMS，這是一種結(jié)合了3D打印、微針（MNs）和微機電系統(tǒng)（MEMS）的新型設備，允許用戶進行多功能和可控的透皮給藥。空心微針采用立體光刻技術進行設計和3D打印，然后集成到MEMS中。通過采用*的成像技術，他們實時監(jiān)測設備輸送的液體在皮膚組織內(nèi)的分布。他們使用TA.HD plus質(zhì)構(gòu)儀測量微針穿透豬皮的能力，并確定穿透力。體內(nèi)試驗表明，與皮下注射相比，使用3DMNMEMS輸送胰島素可改善糖尿病動物的血糖控制。這些結(jié)果證明了3DMNMEMS作為一種用于個性化護理的通用透皮給藥系統(tǒng)的潛力。

Kent大學的科學家們一直在研究優(yōu)化3D 打印實心微針的設計和制造參數(shù)，以提高強度、銳度和藥物輸送。3D打印已成為一種強大的制造技術，并且在制造微針介導的透皮系統(tǒng)中引起了廣泛關注。本文描述了3D打印微針的優(yōu)化策略，從設計到藥物遞送階段。系統(tǒng)地探討了設計和制造參數(shù)與質(zhì)量和性能之間的關鍵關系。使用TA.HD plus質(zhì)構(gòu)儀在豬皮上對3D打印微針進行拼接測試。發(fā)現(xiàn)打印和打印后設置參數(shù)分別影響質(zhì)量和材料力學性能。結(jié)果表明，微針幾何形狀影響穿刺行為、斷裂和涂層形態(tài)。通過噴墨涂布的微針在豬皮中的胰島素遞送被證明受微針設計的影響。

Belfast皇后大學的科學家們一直在研究大型微針貼片的透皮給藥效率，目的是將該技術應用于臨床給藥。他們最近發(fā)表了一篇題為“人類志愿者成功應用大型微針貼片”的論文。微針陣列由志愿者自行應用于皮膚，并測量經(jīng)皮水分損失，以確認成功應用。在SMS的 TA.XT plus質(zhì)構(gòu)儀上，使用軸向壓縮試驗在設定的力下測量這些貼片的針強度，使用雙面膠帶將陣列連接到質(zhì)構(gòu)儀的移動測試探針上。使用手持式數(shù)碼顯微鏡監(jiān)測針頭高度的變化。質(zhì)構(gòu)儀還用于將微針陣列控制應用于折疊薄膜人造皮膚，以便在薄板展開后檢查每個深度的孔數(shù)。

Aveiro大學的科學家們一直在研究魯蘭多糖微針貼片，以有效的透皮給藥來設想糖尿病治療。本研究報告了使用普魯蘭多糖（PL）制備可溶性微針（MN）貼片，普魯蘭多糖是一種具有優(yōu)異成膜能力的水溶性多糖，用于胰島素的透皮給藥。通過微模壓成功制備了PL-MNs貼片，并顯示出良好的熱穩(wěn)定性（Tdmax=294°C）和機械性能，如體外皮膚試驗所示，可穿透381μm深度的皮膚。他們使用TA.XT2質(zhì)構(gòu)儀進行針強度的壓縮試驗以及對基底的滲透試驗。在體外應用于人腹部皮膚后，微針在2小時內(nèi)溶解，釋放高達87%的胰島素。當在4、20和40°C下儲存4周時，胰島素能夠保留其二級結(jié)構(gòu)，如圓二色譜分光光度法所示。制備的PL-MN對人角質(zhì)形成細胞無細胞毒性，適合皮膚應用。這些發(fā)現(xiàn)表明PL-MNs具有透皮遞送胰島素的潛力，從而避免皮下注射。

評估微針陣列的機械性能是其研發(fā)的一個強制性階段。這些性質(zhì)可能會因原材料、輸送的藥物和所使用的制造工藝變化而改變。必須在每次成分或工藝修改迭代后對其進行測量。