药物从研究者头脑中的一个设想，到成为能够用于人体的成品，中间要经历许多关卡的考验，其中，为药物选择合适的剂型是非常关键的一环。研究者要对药物有效成分的作用部位、理化性质及药理学特征等多种因素加以综合考量。这也使得为了更好地满足治疗需求，诞生了口服片剂、注射针剂、膏药贴剂、外用软膏、冲剂等诸多人们耳熟能详的剂型。
不同的剂型有着各自的优缺点，比如口服片剂服用方便，但由于肝脏首过效应的存在，一些药物吸收利用率较低，也容易增加肝脏的负担。而外用的膏药贴剂使用便捷，但因为皮肤的天然屏障作用，造成了吸收利用率较低，疗效难以令人满意的缺陷。
为了解决这些问题，同时也令患者在服药时获得良好的体验，经皮微针给药的理念应运而生。在这一领域，中国科学家和创业者走在了研发与转化的前沿，中科微针可谓其中的佼佼者。不久前，丁香园与中科微针总经理江林先生就微针技术的发展与应用的现状进行了沟通交流。
皮肤屏障是经皮给药的主要障碍
经皮给药是指通过皮肤吸收药物并发挥作用。药物在皮肤局部发挥药效，也可以经过皮肤吸收后，渗透到皮肤的深层组织或者经过血液循环而到达全身而发挥药效。这种给药方式的历史渊源可以追溯的 2000 余年前，《内经·素问》就有宋朝大夫使用透皮吸收的膏药来进行局部治疗的记载。
江林介绍说，由于将药物制成经皮给药制剂具有很多其他剂型无法具备的优点，
首先，它能避免口服给药可能发生的药物经过肝脏的转化而使进入体循环的药量减少，并避免了药物在胃肠道中易被破坏或对胃肠道的较大刺激性；其次，经皮给药后，药物在体内的血药浓度能够保持相对稳定，避免峰谷现象发生；再者，从患者的角度出发，由于其使用方便、在治疗和中断治疗方面都是可控的，从而使患者更易接受。
不过，这种给药方式需要攻克的一个重要难关是皮肤对药物吸收的屏障作用。一般来说，皮肤主要经由角质层、毛囊和皮脂腺、汗管等途径吸收外来物质。其中通过角质层吸收是经皮吸收的主要途径。
由于角质层的生理特性所致，被皮肤所能吸收的物质一般要求分子量＜500Da，熔点＜200℃，logP 在 1～3 之间，给药剂量＜10 mg/日，溶解度＞1 mg/ml……，水溶性物质和一些药物大分子则不易被吸收。这也使得无论医美用品，还是治疗药物，绝大部分都很难在传统模式下实现经皮给药。
微针硬科技另辟经皮给药的新蹊径
此前的研究者为了实现更高效率的经皮给药，曾经尝试和摸索了很多物理和化学的方法，如离子导入法、超声导入法、电致孔法以及微粉超音速喷射等，但是这些方法要么适用场景狭窄，效率提升不明显，要么涉及大型昂贵的设备，需要经专门培训的人员操作。
与其在原有的窠臼里打转转，不如另辟蹊径或可柳暗花明，微针给药的方式就在这样的背景下横空出世。
江林介绍道，从原理上讲，微针给药技术的核心是阵列微针贴片，通常微针密度在 100-10000 根/cm2，高度一般在数百微米，针尖直径小于 20um，能够无痛穿透角质层，打开给药通道，实现经皮/皮内给药。1998 年，美国佐治亚理工大学的 Henry 等人第一次报道了微针技术应用于经皮给药领域的发现。随后，全球对于微针的研究掀起了空前的热潮。
微针经皮给药技术突破了传统经皮给药技术的瓶颈，使经皮给药的药物种类不再受分子量、脂溶性、熔点等限制，为传统药物的新剂型改进提供了全新的解决办法。微针经皮给药技术应用报道的药物多种多样，包括利多卡因、左旋肉碱、蒿甲醚等化学药物，还包括胰岛素、干扰素等生物大分子药物以及疫苗。
江林告诉丁香园，中科微针董事长高云华教授长期致力于微针的基础和产业化研究，并于 2000 年加入中国科学院理化技术研究所。2003 年，高云华带领课题组承担了国家「863 计划」先进制造与自动化技术领域的微机电系统重大专项「透皮药物释放微系统实用化研究」，并致力于产业化落地。
经过这些研究积累以及后续的转化开发，中科微针现已拥有微针给药技术全产业链的自主知识产权，申请国家专利 19 项，其中发明专利 17 项（已授权 8 项），还在开展全方位的专利布局。2019 年 1 月被认定为中关村高新技术企业。
中科微针完成微针量产的关键一跃
据了解，目前中科微针的研发聚焦于微针经皮给药系统最重要的三大技术要素：1）聚合物微针制剂技术；2）经皮吸收评价技术；3）聚合物微针工艺技术。公司拥有从源头的微针设计、模具的生产、药物制剂的研发、批量化生产、一直到最后产品包装的完整生产线，并且都拥有自主知识产权，拥有雄厚的竞争壁垒。
江林透露，在微针制剂技术方面，中科微针已经研发出第三代微针，即柔性聚合物微针。这类微针以水溶性的生物相容性高分子为基质，药物能够均匀混合在水溶性高分子材料内形成微针，微针贴于皮肤，针尖能够刺入角质层，实现皮内控释药物释放。该技术将注射给药和透皮给药的优势融为一体，有望为制剂领域带来颠覆性的改变。
他表示，由于微针本身制作工艺复杂，一片微针贴剂的核心部分重量往往只有 20-50 毫克/片，远远低于常见口服药物。更小的重量意味着更大的质量控制难度，这就好比钟表里的微小零件，其生产难度往往要大过大型零部件。凭借着深厚的研发积累和转化研究，中科微针在微针量产方面已经领先同行率先撞线，实现了重大突破。
2019 年 7 月，中科微针生产线投产。同年 11 月，该生产线即实现了月产 180 万贴/年的生产能力，从而获得了年产 2000 万片微针帖片的能力，成为全球微针贴片产量最大的企业，可满足多种药物的新形式给药需求以及药物自主创新研发，应用领域涉及提高免疫响应和接种覆盖面的疫苗、需要提高靶向性的免疫治疗药物、需要多次注射的生物药物、儿童用药与皮肤相关用药等。
医美或是微针技术落地的先发领域
随着微机电系统和材料学的发展，微针作为一种新颖的经皮给药解决方案，已经引起越来越多医药界人士的关注。江林特别就微针技术的发展前景和应用领域阐述了自己的看法。他表示，外用药、医美产品、生物制剂、部分化药等都可以进行微针贴剂化改造，市场空间非常巨大。这其中，医美产品有可能是微针技术最先落地并大展身手的领域。
这一方面由于医美产品多与皮肤打交道，先天适合微针技术的介入；另一方面则是因为现有的医美产品对于有效成分的高效经皮/皮内给药有着迫切的需求。
江林举例道，氨甲环酸是一种止血剂，同时具有治疗黄褐斑的功效，是目前治疗黄褐斑有效的药物，目前多使用片剂，一片含有氨甲环酸为 500 毫克（单片重量为 2 克左右），黄褐斑患者需要连续口服 6 个月，才可以治好黄褐斑。
若将它由片剂改为微针贴剂，则每片的剂量只需要氨甲环酸 4 毫克，只需要 20 天即可实现肉眼可见的祛斑效果。换言之，微针贴剂的使用量是口服片剂的 1/2250，除了节省原料，也能大幅降低药物对人体的肠胃和肝胆脏器造成的损害。
对于中科微针而言，江林希望能够借助公司在微针领域的领先优势，切入至医美领域，实现自我造血，同时反哺技术研发。目前，公司已经成功研发直接作用到黑色素靶点的祛斑微针贴、加入活血化瘀活性成分的去黑眼圈微针贴、能抑制皮脂腺过度分泌的的祛痘微针贴。此类产品自 2019 年 8 月底上市销售以来，销售额已达到数百万元，产品供不应求，预计 2020 年销售额即可破亿。
另外，江林还表示，为药企提供 CRO/CDMO 的合作研发需求，以及推进自主研发的药物管线也是中科微针商业化探索的重要方向。据悉，目前团队已针对心脑血管病和糖尿病等慢性病与多家知名药企和医院展开合作，预估很快就可实现国内第一个微针药物 IND 申报。
经过中外科学家数十年的探索与实践，江林认为，在中科微针已将微针技术推进三代并解至决量产问题的当下，微针付诸实用已经真正到了从梦想照进现实的蓄势待发的阶段。期待能有更多医疗医美行业伙伴参与进来，带给患者更多基于微针技术且兼具安全和疗效的一揽子经皮给药方案。
图片来源：中科创星
