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Microneedles–無痛的智慧化注射技術

銳利的針頭人人都怕,現代的科技將針頭微縮到肉眼幾乎不可見的長度,讓患者在接受注射的時候,幾乎沒有任何的疼痛。而科學界更發揮多樣的想像力,將各種高科技的奈米顆粒鑲入針體內,讓針頭搖身一變,成了能隨病情變化而投藥的智慧型藥物傳輸系統
 
 
我.不.要.打.針!

打針、拔牙、照胃鏡,大概是討厭去醫院的前三理由。光是想像閃亮的針尖上滲出液體,筆者的臂膀就不自覺地酸痛了起來!對醫院來說,更麻煩的是針頭的處理,因為使用過的針頭屬感染廢棄物,無法隨意丟棄。光在台灣,每年可能會產生數十萬支的廢棄針頭,無法回收,無法掩埋,成了一個既頭痛又麻煩的問題。
科學家也是一種無時無刻在追求極致的人類,盡力地縮小針頭的尺寸以減輕注射的疼痛感。其中一項技術是以矽晶圓為底,用UV在晶圓上蝕刻出一根根細小的針頭(國內的晶圓代工廠也是利用類似的技術),再灌入如葡萄糖等可在人體內溶解的生醫材料,翻模後就能得到一根根細小的微針陣列(microneedles)了 (圖片來源:Wellcome Images)
▲科學家也是一種無時無刻在追求極致的人類,盡力地縮小針頭的尺寸以減輕注射的疼痛感。其中一項技術是以矽晶圓為底,用UV在晶圓上蝕刻出一根根細小的針頭(國內的晶圓代工廠也是利用類似的技術),再灌入如葡萄糖等可在人體內溶解的生醫材料,翻模後就能得到一根根細小的微針陣列(microneedles)了 (圖片來源:Wellcome Images)
 
用紫外光刻出針頭

科學家也是一種無時無刻在追求極致的人類,盡力地縮小針頭的尺寸以減輕注射的疼痛感。其中一項技術是以矽晶圓為底,用UV在晶圓上蝕刻出一根根細小的針頭(國內的晶圓代工廠也是利用類似的技術),再灌入如葡萄糖等可在人體內溶解的生醫材料,翻模後就能得到一根根細小的微針陣列microneedles)了 。

微針陣列的外觀很像OK绷,使用上也非常的簡單,只要往皮膚上一貼就完成了,因此無須煩勞醫護人員。並且由於針頭短(通常<0.5mm),所以病人不會有疼痛感,而葡萄糖等製備成的針體會自行溶解在皮膚內,也無須處理醫療廢棄物,非常環保。

智慧型投藥系統-創意十足的微針陣列

美國Jicheng Yu學者團隊集盡巧思,將內藏醣氧化酶(glucose oxidase)的奈米膠囊填入微針中,以此做出了能感測血糖濃度的智慧型微針 。當糖尿病患者血糖濃度低時,膠囊按兵不動,而血糖濃度高時,膠囊能立即反應,刺激微針釋出胰島素,進而控制血糖,以達到智慧型投藥的目的。

而國內的創意也不遑多讓,成功大學的陳美瑾老師團隊,將微晶體鑲入微針內,而晶體有特殊的性質,能將紅外光轉換為熱能 。我們能從熱顯像儀的螢幕中,可看到針尖發出代表高熱的紅光(高溫約達50 °C),而從顯微鏡的螢幕上可以觀察到針尖隨著時間逐漸的消融。因此陳老師團隊所設計的微針,同時具備生熱及釋放藥物的功能。

而鄰國日本Sachiko Hirobe學者等人,直接將微針推進了人體試驗。該團隊利用玻尿酸微針製作了流感疫苗貼片 ,並且在志願者身上使用後,發現能提高人體對病毒的免疫力,並且玻尿酸針體在數十日內會自行溶解,算是十分的成功。

筆者碎碎念:最後一段當然要來講講壞話囉~微針被研究了數十年仍未商品化的問題有很多:承載藥量低;每個人的皮膚厚度不同,吸收程度各異。因此推向人體試驗的多是疫苗型微針,少許抗原就能產生免疫力。而陳老師的系統也讓筆者對未來有了想像,具備給藥及產熱的微針貼片,未來也許可往抗菌敷料 (抗生素+高溫殺菌)或肌膚再生 (生長激素+高溫刺激再生)發展,甚至混入少許變色的物質(例:有細菌感染就變藍色)也能加入感測貼片的行列呢!(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威
審校:陳妤寧

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