Микроигольная терапия не только находит яркое применение в клинической практике, но и играет все более важную роль в разработке лекарств и фундаментальных научных исследованиях. Он предоставляет ученым беспрецедентный инструмент для изучения барьерной функции кожи, механизма трансдермального проникновения лекарств и минимально инвазивного получения биологических образцов.

На этапе разработки лекарств основная функция микроигл проявляется в модели оценки трансдермальной доставки лекарств in vitro. Традиционная диффузионная камера Франца требует использования изолированной кожи, нанесения препарата на поверхность кожи и последующего измерения концентрации препарата в приемной камере. Этот метод требует-много времени, имеет плохую повторяемость и не может моделировать истинное механическое состояние кожи. Набор микроигл может служить стандартизированным «инструментом для перфорации кожи», создавая однородные и последовательные микроканалы на изолированной коже, тем самым создавая платформу для трансдермального скрининга с высокой-пропускной способностью. Фармацевтические компании могут использовать эту платформу для быстрого тестирования трансдермальной скорости различных составов и соединений с разной молекулярной массой с помощью микроигл, тем самым выбирая оптимальную схему доставки лекарств.

В фундаментальных исследованиях роль микроигл заключается в точном манипулировании микросредой кожи. Исследователи могут использовать микроиглы разной длины и плотности для изучения распределения иммунных клеток, плотности нервных окончаний и сосудистой сети в разных слоях кожи. Например, путем инъекции флуоресцентно-меченных индикаторов на определенную глубину с помощью микроигл и последующего наблюдения путей их диффузии в коже с помощью двухфотонного микроскопа можно выявить динамику лимфатического дренажа и клиренса лекарств в коже. Эти данные имеют решающее значение для понимания патогенеза кожных заболеваний и оптимизации стратегий доставки лекарств.

Роль микроигл при сборе биологических образцов значительно облегчила научные исследования. Традиционная биопсия кожи требует хирургического удаления блоков ткани, что приводит к значительной травме и образованию рубцов. Массивы микроигл могут одновременно собирать сотни крошечных ядер тканей, каждый диаметром всего несколько сотен микрометров и с контролируемой глубиной. Эти образцы микро-тканей можно подвергнуть гистологическому окрашиванию, анализу экспрессии генов и протеомным исследованиям, а небольшие ранки на донорском участке могут зажить в течение нескольких дней. Эта технология «минимально инвазивной биопсии» позволяет отслеживать в продольном направлении эволюцию поражений кожи, например, при исследованиях псориаза или рака кожи, где можно проводить повторные заборы образцов, не влияя на качество жизни пациента.

Кроме того, микроиглы также демонстрируют уникальные функции в области клеточной и генной терапии. Загружая мРНК, кодирующую терапевтические белки, или системы редактирования генов CRISPR-Cas9 в растворимые микроиглы, они могут напрямую доставляться в клетки кожи. Этот не-метод доставки вируса позволяет избежать рисков иммуногенности и интеграции, вызванных традиционными вирусными векторами. В моделях на мышах мРНК-вакцина, введенная с помощью микроигл, успешно индуцировала сильный противоопухолевый иммунный ответ. Микроигольчатая терапия развивается из простого инструмента доставки в многофункциональную платформу, которая соединяет фундаментальные исследования с клиническим применением, стимулируя темпы инноваций всей биофармацевтической промышленности.