在实验室的超净工作台前，研究员小心翼翼地将针尖大小的分层微针贴在小鼠背部。显微镜下，这些由生物可降解材料制成的 "微型注射器" 正与皮肤弹性纤维展开一场无声的博弈 —— 这是近年来透皮给药领域备受关注的分层微针（LMNs）研究现场。当传统微针因皮肤弹性导致的给药不精准问题成为行业痛点时，这项融合材料科学与生物医学的创新技术，正借助 AbMole 的链脲佐菌素（STZ）构建的糖尿病模型，为胰岛素等生物大分子的精准递送开辟新路径。
一、透皮给药的困境：当柔性微针遭遇弹性皮肤
清晨的胰岛素注射场景中，无数糖尿病患者正经历着传统给药方式的困扰：皮下注射的刺痛感、口服制剂的肝脏首过效应，以及血糖波动带来的健康风险。透皮给药作为新兴方案，凭借无痛、便捷的优势被寄予厚望，尤其是微针技术 —— 这种长度仅几百微米的微型装置，理论上可穿透皮肤角质层却不触及痛觉神经，成为理想的药物载体。
然而，临床应用中却暴露出关键难题：市售溶解型微针多由聚乙烯醇（PVA）等柔性材料制成，虽具备良好生物相容性，却在面对皮肤弹性时显得力不从心。就像试图将柔软的吸管插入弹性海绵，过大的形变导致针尖无法完全穿透皮肤，药物滞留率高达 30% 以上。更棘手的是，皮肤的回弹会挤压微针基质，造成药物扩散失控，这在需要精确剂量控制的胰岛素治疗中尤为致命 —— 剂量不足无法控制血糖，过量则可能引发低血糖昏迷。
材料学家敏锐地捕捉到这一矛盾：能否让微针既具备足够硬度穿透皮肤，又保留柔性材料的生物相容性？带着这样的思考，分层微针的设计理念应运而生 —— 下层采用机械强度高的聚乳酸（PLA）作为支撑基底，上层针尖沿用 PVA 材料负载药物，形成 "刚柔并济" 的复合结构。而 AbMole 的 STZ 试剂，作为诱导小鼠糖尿病模型的关键材料，为后续血糖调控实验提供了可靠的病理基础。
二、分层微针的诞生：从材料筛选到结构优化
（一）材料组合的智慧：刚柔分层的设计密码
研究团队首先在 PDMS 模具上展开材料实验。下层基底选用疏水性的 PLA，通过激光雕刻出 5×5 阵列的锥形凹槽，深度 650μm，底部直径 300μm。将 PLA 颗粒在 200℃烤箱中熔融后压入模具，冷却后形成硬度堪比金属的实心基底，为整个微针提供稳定的力学支撑。上层针尖则回归 PVA 的优势，将 PVA 与蔗糖按 2:1 比例溶于水，加入罗丹明染料作为模型药物，利用真空吸附填入模具上层，干燥后形成直径仅 100μm 的尖锐针尖。
这种设计的精妙之处在于界面结合：在 PLA 基底表面涂覆 14% 的 PVA 溶液作为 "粘合剂"，将载药针尖与基底压合，形成紧密的分层结构。通过调整基底高度（200μm vs 300μm）和整体针长（450μm 至 600μm），团队构建了一系列梯度样本，为后续力学性能测试提供丰富的实验对象。
（二）糖尿病模型的构建：STZ 的关键作用
为验证分层微针在血糖调控中的效果，实验需要可靠的糖尿病小鼠模型。AbMole 的 STZ 试剂在此发挥关键作用：将 STZ 溶于柠檬酸钠缓冲液，以 50mg/kg 的剂量腹腔注射到 6 周龄 C57BL/6 小鼠体内，连续注射 3 天。这种特异性破坏胰岛 β 细胞的化合物，可使小鼠血糖在 1 周内稳定维持在 16.7mmol/L 以上，成功模拟人类 2 型糖尿病的高血糖状态。
（三）体外性能的多维度测试
在材料表征阶段，扫描电子显微镜（SEM）清晰呈现分层微针的结构优势：PLA 基底表面光滑致密，PVA 针尖呈规则的六棱锥状，两者结合处无明显裂隙，确保药物在针尖区域高度集中（图 1A）。力学测试平台（ESM301）的压力 - 位移曲线显示，分层微针的穿刺力（18N）介于实心 PLA 微针（25N）与纯 PVA 微针（10N）之间，既避免过硬导致的组织损伤，又解决过软引发的穿透不足问题。
三、活体实验的突破：从皮肤穿透到血糖调控
（一）皮下穿刺的可视化验证
光学相干断层扫描（OCT）为微针穿透过程提供了实时影像：当载有罗丹明的分层微针接触小鼠皮肤时，PLA 基底首先贴合表皮，施加压力后，PVA 针尖以 60° 角快速穿透角质层，10 秒内完全插入真皮层，针体在皮肤弹性作用下仅产生 5% 的形变，显著优于纯 PVA 微针的 20% 形变（图 2F）。更关键的是，穿透后 PLA 基底保持原位，形成稳定的支撑结构，避免针尖因皮肤回弹而脱出，确保药物释放区域精准定位。
（二）药物递送的效率革命
在透皮给药实验中，研究团队采用荧光标记的胰岛素类似物，通过透析袋模拟体内释放环境。数据显示，分层微针在接触皮肤 30 秒内释放 20% 的药物，1 小时累计释放 86%，释放曲线呈现 "快速起效 - 持续缓释" 的双相模式，完美匹配人体胰岛素的生理分泌特征。而作为对照的纯 PVA 微针，因针尖变形导致药物扩散，1 小时释放率仅 65%，且伴有明显的突释现象。
（三）血糖调控的对比实验
糖尿病小鼠模型为分层微针的核心优势提供了终极验证：将实验小鼠分为四组 —— 空白组、空白微针组、胰岛素注射组和分层微针组。传统注射组在给药后 15 分钟血糖骤降至基线的 20%，并在 2 小时内维持低血糖状态，存在严重的昏迷风险；而分层微针组的血糖在 35 分钟时温和下降 25%，随后逐步回升至正常水平（图 5G）。这种差异源于分层结构对药物释放的精准控制：PLA 基底阻止药物向基底扩散，确保 90% 以上的胰岛素集中在针尖区域，与真皮层的胰岛素受体高效结合，避免了全身性药物暴露带来的副作用。
四、数据背后的机制：材料性能与生物效应的协同
（一）力学性能的量化分析
压力测试显示，分层微针的弯曲模量（120MPa）是纯 PVA 微针（50MPa）的 2.4 倍，这意味着在穿透皮肤时能保持更好的结构完整性。当针长增加至 600μm、基底高度 300μm 时，穿透 8 层 Parafilm 膜（模拟皮肤厚度）的成功率可达 59%，而纯 PVA 微针在相同条件下仅为 6%（图 2B）。这种力学优势直接转化为给药精度：分层微针的药物递送效率（87.69%）比传统微针高出 20 个百分点，误差范围控制在 ±5% 以内。
（二）生物相容性的安全保障
溶血实验和细胞毒性测试为临床转化奠定基础：当微针提取物浓度高达 800μg/mL 时，溶血率仍低于 5%，远低于医用材料的安全阈值（<10%）；L929 成纤维细胞在接触微针提取物 24 小时后，存活率保持在 85% 以上，与空白对照组无显著差异（图 4A）。更令人惊喜的是，皮肤组织切片显示，微针穿刺形成的微孔在 15 分钟内开始闭合，7 天后完全愈合，无炎症细胞浸润或纤维组织增生，证明这种给药方式对皮肤的损伤几乎可以忽略不计。
五、行业变革的前夜：从实验室到临床的无限可能
这项研究的突破性不仅在于技术创新，更在于其跨学科的应用潜力：分层微针的设计理念可推广至多种生物大分子递送场景，如疫苗接种、生长因子导入等。试想，未来的疫苗接种无需注射器，只需将微型贴片轻按于皮肤，即可在无痛状态下完成免疫；糖尿病患者再也无需频繁注射胰岛素，每天一次的微针贴片就能实现血糖的稳定控制。
AbMole 的 STZ 试剂在模型构建中的可靠表现，为这类研究提供了关键支撑。其高纯度（≥98%）和稳定的生物活性，确保糖尿病模型的成功率高达 95% 以上，极大降低了实验误差。这种优质的实验工具，如同精密仪器的核心部件，助力科研人员在透皮给药领域不断突破边界。
Streptozotocin | 18883-66-4 | AbMole | Streptozocin; STZ; NSC-85998; U 9889
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