影响聚合物微针基质材料选择的因素

聚合物微针基质材料的选择除需考虑生物安全性和稳定性外，还应考虑以下因素。

1.力学强度

微针的力学强度由微针壁厚、壁角、尖端半径、长度、针间距离和聚合物组成等决定。不同类型聚合物的力学强度不同，所负载的药物和纳米粒子也会影响微针的力学强度。例如，在我们的一项研究中，当透明质酸微针中负载368μg光敏剂ALA时，其杨氏模量从58.9 MPa下降至40.0 MPa。而在我们的另一项研究中，当透明质酸微针中负载4μg金纳米笼时，透明质酸微针的杨氏模量从68.9 MPa增高至224.9 MPa。

2.基质溶解性/溶胀性

微针的溶解性或溶胀性是影响药物释放速率的重要因素。在设计微针时，需要根据药物的释放需求来选择基质材料。某些皮肤疾病的治疗中，需要药物迅速释放来快速达到有效局部浓度或血药浓度，例如化疗药物、光敏剂、光热剂、镇痛药物、止痒药物等。而另一些疾病则更适合长期缓慢释放药物，如银屑病、湿疹等炎症性疾病。此外，在皮肤疾病免疫治疗中，还需要考虑免疫事件发生的时序，根据药物具体作用机制来决定药物释放的时间和速度。值得注意的是，即使是治疗同一种疾病，由于药物性质的不同，其释放的需求也不同。例如，抗生素分为浓度依赖型和时间依赖型。在治疗皮肤感染时，前者需迅速释放药物以达到有效的药物浓度，而后者需相对缓慢释药，以保证有效抗菌药物浓度的作用时间。水溶性多糖和其类似物，如透明质酸（HA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、葡聚糖、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、羟丙基纤维素（HPC）、羧甲基纤维素（CMC）和支链淀粉可迅速、完全溶解于水中，故常用于制备需要迅速释放药物的微针。而聚乳酸（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、聚碳酸酯（PC）、聚羧基乙酸（PGA）、聚己内酯（PCL）、壳聚糖、蚕丝等不溶于水，但可在体内缓慢降解，常用于制备需缓慢释放药物的微针。聚合物的溶胀是聚合物基质持续给药的另一重要机制。基于可溶胀聚合物的溶胀微针可吸收大量水而不溶于水，其扩散由药物分子和聚合物的膨胀和交联结构所决定。常用的溶胀聚合物包括聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）、聚苯乙烯-聚丙烯酸（PS-b-PAA）二嵌段、聚乙烯醇（PVA）、聚甲基乙烯醚-马来酸（PMVE/MA，Gantrez）、透明质酸丙烯酸酯等。(https://www.daowen.com)

3.靶向性

一些高分子材料本身具备靶向性质，如透明质酸（HA）可以选择性地结合癌细胞的CD44受体。而一些聚合物表现出氧化还原响应行为，可用于针对特定细胞或组织。

4.响应性释放

聚合物微针可被设计成对特定环境或特定信号做出响应。常见的响应诱发信号包括特定的pH、血糖浓度、低氧、温度、光、机械作用力及酶或受体。有研究表明，基于阴离子和阳离子聚合物的溶胀微针表现出对pH敏感的溶胀和响应性释放能力。例如，阳离子聚合物聚乙二醇-b-聚（β-氨基酯）在微酸性环境（pH为6.5～7.0）中比pH=7.4时释放药物快4倍。McCoy等通过交联聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）和乙二醇二甲基丙烯酸酯制备了具有光响应性的水凝胶微针，获得了长时间的光响应药物释放（可达160 h）。一些聚合物在低温下可高度溶胀，而当温度上升至一定值时则产生收缩。例如，聚甲氧基二甘醇甲基丙烯酸酯（PmDEGMA）和聚甲氧基三甘醇甲基丙烯酸酯（PmTEGMA）表现出热响应性药物释放。超过临界温度时，药物分子被挤压出收缩的凝胶从而引发药物释放。此外，聚合物微针可与具有控释、靶向功能的纳米粒子相结合，因此在透皮给药方面具有广阔的应用前景（见扩展阅读3）。