近日，南京工业大学药学院药物分析教研室高兵兵副教授、南京工业大学材料化学工程全国重点实验室余子夷教授、新加坡国立大学（NUS）Chwee Teck Lim （林水德）院士在爱思唯尔旗下期刊Journal of Controlled Release 发布最新综述文章，以“免疫健康”为主线，系统回顾了免疫微针（Immune Microneedles）在智能可穿戴医疗中的关键进展，强调“感知（Sensing）—治疗（Therapy）—免疫调控（Immune Regulation）”三位一体的闭环路径：利用微针的微创穿刺的优势，直达富含免疫细胞与细胞因子的组织间液（ISF），将生物信号采集、按需给药与闭环控制相结合，为慢性炎症、创面愈合、肿瘤免疫与疫苗学等复杂场景提供系统化解决方案。作者从免疫系统基础出发，总结了微针在免疫调节（疫苗/细胞/核酸/药物局部递送、内源/外源刺激响应）、免疫传感（细胞因子、抗体、病毒、核酸）与智能系统集成（柔性电子、无线供能、低功耗计算与机器学习）中的结构设计策略与工程要点，梳理了溶解型、可植入/可脱落型、空心/核壳/多材料复合及阵列几何优化等典型构型在穿刺效率、剂量与时空控释、界面抗污与信噪管理方面的作用机理。文章特别指出，ISF 作为体液监测“界面单元”配合电化学/光学传感单元与算法去噪，可实免疫相关指标的监测。在治疗端，作者概述了多载荷平台与刺激响应机制（pH/温度/光/磁/机械、材料本征免疫佐剂等），并结合慢性创面和炎症性疾病给出代表性方案；在系统层面，文章讨论了小型化能量管理、长期在体稳定性、可靠性验证与标准化评价体系等转化瓶颈，提出以模块化集成+数据驱动为核心的工程化路线。该综述建立起“结构设计—传感与执行—闭环智能”的协同框架，清晰描绘了从基础研究到临床应用的转化路径，对下一代智能可穿戴免疫医疗设备的发展具有重要指导意义。通讯作者为南京工业大学高兵兵副教授、南京工业大学余子夷教授、新加坡国立大学Chwee Teck Lim （林水德）院士。
研究背景
免疫系统是机体抵御病原体、调控炎症与修复组织的核心防线，但其过度活化或失衡将诱发一系列复杂疾病，对精准监测与干预提出更高要求。现有常规诊疗与部分可穿戴方案在免疫状态识别以及大分子免疫相关物质的有效检测与递送方面仍受限，难以同时兼顾微创感知与有针对性的调控。与此形成对照的是，近年来针对免疫相关疾病的认识不断深化，更加凸显了兼具微创监测与精准干预的新型技术路径的紧迫需求。微针（Microneedle, MN）技术作为一种微创、无痛的经皮平台，可穿透角质层并直接触达富含免疫成分的真皮层，为在体免疫监测与局部干预提供了新的界面通道。通过对组织间液的直接取样，微针可实现对细胞因子、抗体等免疫生物标志物的可靠检测，同时避免传统采血带来的不适与依从性问题；在治疗端，微针亦支持疫苗、药物及活细胞等多载荷的定点递送，在精准性与患者舒适度方面具备明显优势。为此，本文构建以免疫为主线的综述框架，围绕免疫微针的结构分类与制备、免疫传感策略、治疗与免疫调控应用以及面向闭环与个体化的智能系统集成进行系统梳理与分析，旨在为下一代免疫健康解决方案提供清晰的概念地图与工程化路线参考。
图1.人体免疫系统以及微针对人类免疫系统的增强。
免疫微针的制备
微针的结构形式直接决定了免疫作用的方式。在结构原型上，包含溶解型微针、中空微针、溶胀微针、多孔微针和带槽微针。这些结构的微针可以把免疫治疗的药物储存在微针内部，当微针插入间质液后定点释放。中空微针提供了间质液的提取通道，间质液可以被提取后可进行免疫传感。微针可以通过干模法、紫外固化、3D打印法制备。其表面和内部可修饰抗体、适配体等传感单元，内部可包含纳米粒子、核酸、疫苗等治疗单元。微针技术提供了一个多功能且适应性强的框架，用于推进免疫监测和治疗。
图2. 免疫微针的分类，制造和修饰。
用于免疫传感的微针
微针技术为免疫传感提供了新的平台。与传统的传感类似，微针也可以通过光学和电化学方式来实现。对于光学传感在微针表面或微针内固定抗体或适配体，刺入皮下富集抗原后，通过荧光/比率型FRET、上转换、化学发光，或纳米金/银岛膜的LSPR峰位与颜色变化、SERS标签增强拉曼、光子晶体/干涉薄膜反射峰漂移等把“结合”转成强度或谱位信号。对于电化学传感，在微针表面修饰免疫捕获层（核酸或抗体），监测氧化还原探针的电化学信号变化来得到标志物浓度。微针可以通过负压或者微流控来实现对间质液的提取以此实现传感。
图3. 免疫微针的传感策略
用于免疫治疗的微针
相比传统治疗副作用以及高昂的费用，微针免疫治疗提供了精准治疗的新路径。微针可以向病理区递送外泌体、细胞、纳米材料甚至气体。通过对微针材料以及结构的调整，可以控制微针药物递送的持续时间以及不同药物递送的速度。除了直接递送药物，微针可以通过被动刺激响应产生治疗效果比如静电作用、生物力学作用、内源性佐剂等。利用这些治疗方式，免疫微针最后可以实现组织再生、消除皮肤炎症以及癌症的治疗。
图4. 免疫微针的治疗策略
图5. 免疫微针治疗的临床应用
智能微针在免疫的应用
免疫微针同时可以和电子系统结合从而实现精确的控制、闭环治疗和医疗数据的记录。数字化控制可以通过电、热和超声调节给药的效率，也可以根据微针传感所获得的结构动态的调节。微针所检测的免疫数据的结果同时可以利用机器学习进行分析得到更精确的miRNA浓度结果。微针可以把可读写的荧光染料写入真皮层，这些染料无法被肉眼观测但是可以被读取器识别，从而实现医疗信息的记录。将电子系统与微纳平台集成，可实现治疗参数的无线、用户友好型调节；而闭环设计通过实时响应生理反馈。
图6. 智能微针系统实现精准免疫调控
总结和展望
免疫微针融合了工程学、材料科学与生物医学的多学科成果，正从单一的经皮药物输送装置演变为集实时免疫监测与精准调控于一体的智能平台。通过直接与组织液交互，微针可利用电化学与光学传感技术检测细胞因子、趋化因子与抗体，实现对免疫状态的动态感知；同时，可溶/功能化微针在创口愈合、炎症调控、癌症免疫治疗及组织再生等领域展现出显著潜力。展望未来，论文认为微针的临床转化仍面临灵敏度不足、长期稳定性与生物相容性验证等挑战；但随着无线与闭环系统集成、机器学习算法优化、材料与微制造技术进步，免疫微针有望发展为自适应、智能化的免疫治疗与诊断平台。这标志着微针技术正迈向可个性化、可穿戴、可持续运行的下一代免疫医疗系统，为精准免疫治疗开辟新的方向。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Toward intelligent immune microneedles: Strategies for sensing, therapy, and immune regulation
Zhenyou Ge, Xingjian Jin, Bingbing Gao, Ziyi Yu, Chwee Teck Lim
J. Control. Release, 2025, DOI: 10.1016/j.jconrel.2025.114395
作者简介
高兵兵 副教授
南京工业大学
本文通讯作者，南京工业大学药学院副教授，硕士生导师，2017年在东南大学生物科学与医学工程学院获得博士学位，2017-2019在东南大学从事博士后研究工作两年，2019年至今在南京工业大学药学院从事教学及科研工作，期间赴新加坡国立大学（合作导师：Prof. Chwee Teck LIM林水德院士）访学，2025年入选江苏青蓝工程优秀青年骨干教师，主要研究方向为：超结构微流控柔性芯片。以第一作者、通讯作者身份发表100余篇SCI论文，包括ACS Nano, Advanced Functional Materials，Small，Science Bulletin，Chemical Engineering Journal，Journal of Controlled Release，Analytical Chemistry，Sensors and Actuators B: Chemical等，申请专利10余项，授权6项，主持重点研发计划子课题（2项）、国家自然科学基金（面上、青年各1项）、江苏省自然科学基金（1项）、江苏高校自然科学基金（1项）、企业横向项目（2项）。
余子夷 教授
本文通讯作者，南京工业大学教授，博士生导师，材料化学工程全国重点实验室副主任。国家自然科学基金优秀青年科学基金项目获得者，国家重点研发计划“合成生物学”重点专项项目负责人，国家重点研发计划“绿色生物制造”重点专项青年项目首席科学家，江苏省“333”高层次人才，江苏特聘教授。
主持国家重点研发计划、国家自然科学基金（4 项）等项目，相关成果在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表文章100余篇，H因子36。获国际专利授权1项，中国专利授权29项，申请中国专利60余项。获得高等学校科学研究优秀成果自然科学二等奖、中国发明协会发明创业奖创新奖二等奖、江苏省科学技术三等奖、江苏省能源研究会科学技术进步一等奖等奖励。兼任中国化工学会微化工技术专业委员会青年委员和中国生物工程学会青年工作委员会委员。
Prof. Chwee Teck LIM
林水德院士
新加坡国立大学
本文通讯作者，新加坡国立大学教授，英国皇家学会院士、国际工程与应用数学研究所（IUPESM）、美国国家发明家学会院士、美国生物医学工程学会院士、国际生物医学工程学会院士、东盟工程与技术学院院士、新加坡工程院院士、新加坡国家科学院院士以及英国工程师学会院士。主要研究方向：包括人类疾病机械生物学以及医疗应用微流体和可穿戴技术的开发。获得了 100 多个研究奖项和荣誉，其中包括《自然》杂志终身成就奖、亚洲最具影响力科学家、高被引研究员、IES 著名工程成就奖、东盟杰出工程成就奖、亚洲科学家 100 强、瑞士信贷年度技术企业家奖、《华尔街日报》亚洲创新奖（金奖）和总统技术奖等。已发表500多篇期刊出版物以及500多场特邀讲座。文章总共被引用超过69365次，科研成就指数h-index超过134。
