水凝胶微针透皮效果表征

水凝胶微针的透皮效果，直接决定了其负载的药物能否突破屏障、抵达作用靶区。因此，水凝胶微针穿刺成败与深度，是该递送系统从“可行”迈向“有效”的第一道门槛。然而，实际透皮效果的评价并非单一维度所能覆盖，如何根据研究阶段与组织特性，合理选择甚至组合这些手段，成为该实验设计的关键所在。本期，EFL聚焦近年典型的用户案例，系统梳理四种主流的微针透皮表征技术，为相关研究者提供可参照的方法论框架。

文章标题：Spatiotemporal Co-Delivery of Hydrogen and Magnesium via Microneedle Patches for Neuroinflammation Modulation After Spinal Cord Injury: A Multi-Modal In Vivo Study

发表期刊：Small

DOI：10.1002/smll.202514854

实验方法：将亚甲蓝（0.1% w/v）加入HAMA前驱体溶液中。微针制备完成后，将微针贴片置于离体大鼠硬脑膜（厚度：420±35 µm）上，在5 N/cm²的压力下作用30秒。

图1 硬脑膜穿透测试，显示微针已成功插入

实验结果：亚甲蓝染色结果显示，制备的微针具有较高的比表面积和出色的穿刺能力，可完全穿透硬脑膜并留下明显的压痕。

文章标题：Photothermal Conjugated Polymer Microneedle with Biofilm Elimination and Angiogenesis for Diabetic Wound Healing

发表期刊：Nano Letters

DOI：10.1021/acs.nanolett.4c06284

实验方法：取健康品系小鼠（ICR小鼠）的腹部皮肤，进行消毒和清洗，处理好的皮肤用滤纸吸干表面水分，固定皮肤防止卷曲。将制备好的微针尖端蘸上亚甲蓝，刺入皮肤3秒后拔出。用自来水冲洗掉皮肤表面的亚甲蓝染料，将皮肤摊平放在载玻片上，并在光学显微镜下观察穿刺情况。此外，皮肤还可以用无染料微针固定、组织包埋并进行H&E染色，通过光学显微镜观察穿透深度。

图2 微针的皮肤穿透情况。(a) 微针穿透后ICR小鼠的背部皮肤。(b) 微针穿透后ICR小鼠背部皮肤的光学显微镜图像

实验结果：小鼠背部留下的蓝色色素代表微针尖端已穿透皮肤。可以看出，CPNb@MN能够很好地穿透皮肤，插入皮肤的蓝色点阵整齐有序。

文章标题：Novel Double-Layer Dissolving Microneedles for Transmucosal Sequential Delivery of Multiple Drugs in the Treatment of Oral Mucosa Diseases

发表期刊：ACS Applied Materials & Interfaces

DOI：10.1021/acsami.2c19913

实验方法：分离SD大鼠口腔粘膜，将微针以20 N的力垂直插入黏膜1分钟。去除多余微针后，黏膜组织立即用台盼蓝溶液染色，并在立体显微镜下观察。将微针处理过的黏膜区域用手术刀纵向切开，制备冰冻切片进行H&E染色，并在光学显微镜下观察。

图3 (c) HAMA-HA-PVP微针进行台盼蓝染色

实验结果：染有台盼蓝的微针在黏膜表面形成了整齐排列的完整蓝色针孔阵列，平均插入率超过91%，这表明HAMA-HA-PVP微针能够有效穿透并嵌入大鼠口腔黏膜，间接反映了其良好的机械强度。

文章标题：Nature-derived microneedles with metal-polyphenolic networks encapsulation for chronic soft tissue defects repair: Responding and remodeling the regenerative microenvironment

发表期刊：Materials Today Bio

DOI：10.1016/j.mtbio.2025.101539

实验方法：将不同浓度SilMA的Cu-Cur-NMs微针压在琼脂糖凝胶块上，测量剩余微通道的深度。通过将琼脂糖块中剩余微通道的深度除以Cu-Cur-NMs中微针阵列的高度，得到穿透深度（%）。

图4 将不同浓度的SilMA的Cu-Cur-NMs微针刺入琼脂糖凝胶块后，微通道的(q)数量和(r)渗透深度

实验结果：定量分析显示，随着SilMA浓度的增加，所形成的微通道的数量和深度都有所提高。

文章标题：Collagen type I–loaded methacrylamide hyaluronic acid hydrogel microneedles alleviate stress urinary incontinence in mice: A novel treatment and prevention strategy

发表期刊：Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

DOI：10.1016/j.colsurfb.2022.113085

实验方法：将HAMA‑COLI微针阵列垂直按压在 4%（w/t）琼脂糖凝胶制成的皮肤模拟模型上，保持 15 秒后小心移除，随后使用光学倒置显微镜观察并拍摄凝胶表面留下的穿刺痕迹。

图5（d）经微针（MNs）处理后的琼脂糖图像

实验结果：微针能顺利刺入琼脂糖凝胶，每个针尖均在凝胶表面形成边界清晰、大小均匀的亚圆形微孔，孔洞排列与针尖阵列一致，直观表明微针具备足够的机械强度以穿透模拟组织。

文章标题：A DNA nanoflowers-based microneedle patch for transdermal gene and photodynamic therapy against melanoma

发表期刊：Journal of Nanobiotechnology

DOI：10.1186/s12951-026-04095-w

实验方法：微针负载DNA纳米花，并在处理后孵育12小时，使用H&E染色技术对小鼠皮肤组织切片进行观察。

图6（c) 微针处理后的皮肤组织切片；黑色箭头表示微针处理后的痕迹

实验结果：苏木精–伊红（H.E.）染色结果显示微针成功穿透皮肤，对正常皮肤结构的损伤很小。

文章标题：DNA Tetrahedron Functionalized Microneedles Blocking IL‑6 to Promote Skin Wound Healing                   

发表期刊：ACS Applied Materials & Interfaces

DOI：10.1021/acsami.5c07913

实验方法：将微针贴片轻轻按压在小鼠裸露的皮肤上，确保微针阵列与皮肤之间均匀接触。施加压力一段时间后，取下微针贴片，并观察小鼠表皮的形态。随后收集皮肤样本进行组织学分析，以验证微针穿透皮肤或伤口的能力。

图7（e）微针贴片扎入小鼠皮肤上的整体图像；（f）微针贴片扎入后的H&E染色结果

实验结果：H&E组织学横截面清楚地显示微针完整地插入表皮层，没有造成重大破坏，支持了该系统的微创特性。

文章标题：A core–shell microneedle platform for the spatiotemporal codelivery of dual-agent therapeutics precisely orchestrates diabetic wound healing

发表期刊：Journal of Nanobiotechnology

DOI：10.1186/s12951-026-04155-1

实验方法：将Dil标记的ExosQ10分别通过MN贴片或局部喷涂（TA）施用于伤口，于不同时间点取皮肤组织，用激光共聚焦显微镜观察荧光分布。

图8 经MN贴片和TA治疗后，伤口中Dil标记的ExosQ10分布的荧光图像

实验结果：MN组可穿透至真皮层，荧光信号持续至第7天，第14天仍可见；TA组仅表皮有微弱荧光，快速消退，表明MN实现高效透皮和持续递送。

文章标题：A spatiotemporally coordinated curcumin-based microneedle patch for SDF-1α delivery and synergistic myocardial infarction therapy

发表期刊：Journal of Nanobiotechnology

DOI：10.1186/s12951-026-04473-4

实验方法：将负载罗丹明B的Cur-MN贴片手动按压于新鲜离体大鼠心肌，采用激光共聚焦显微镜进行三维Z-stack成像，观察穿透深度和荧光分布。

图9 共聚焦显微镜图像，展示负载罗丹明B的Cur-GelMA微针贴片刺入心脏组织后的形貌及穿透深度。代表性图像显示微针尖端的形态；荧光图像展示罗丹明B在心脏组织内的空间分布，并标示出各微针的穿透深度。

实验结果：Z-stack成像显示微针穿透深度约600 μm，心肌内见强红色荧光均匀分布，证实微针可有效穿透心肌组织，实现局部药物递送。

EFL小贴士：

水凝胶微针递送的核心命题，始终落在穿刺行为与药物分布上——能否刺入、刺入多深，直接定义疗效的上限。为此，相关研究者构建了阶梯式验证体系：亚甲蓝/台盼蓝染色作为快速“敲门砖”，以针孔阵列直观判读穿刺成功率；琼脂糖凝胶模拟充当低成本“替身组织”，适于离体阶段批量筛选配方强度；H&E染色则是公认的“金标准”，在组织学层面精确丈量穿透深度与微创性；若需同步追踪药物扩散，Dil等荧光标记结合共聚焦成像，可同时呈现空间分布与滞留时间。