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水凝膠微針作為一種新型的經(jīng)皮給藥或檢測載體，其吸水能力直接影響藥物釋放效率、檢測靈敏度以及與生物組織的相互作用。本期，EFL結(jié)合3 篇用戶案例，解析不同應(yīng)用場景下水凝膠微針的吸水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵結(jié)論，為相關(guān)研究提供參考。

案例 1：絲素蛋白基比色微針貼片的吸水實(shí)驗(yàn)

文章標(biāo)題：Silk fibroin-based colorimetric microneedle patch for rapid detection of spoilage in packaged salmon samples

發(fā)表期刊：Food Chemistry

DOI：10.1016/j.foodchem.2022.135039

實(shí)驗(yàn)方法:

以 3% 明膠hydrogel模擬生物組織環(huán)境，將干燥的微針針尖插入明膠中，每2分鐘記錄一次重量變化。吸水前后用吸水紙吸干針尖表面水分，通過公式計(jì)算吸水率：Water absorption% = [(M - M0) / M0]×100。其中M0是針頭插入明膠之前MN針頭的干重，M是插入明膠后MN針頭的總重量

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

微針的吸水能力隨SilMA濃度變化呈先升后降趨勢，7% SilMA濃度時(shí)吸水能力最強(qiáng)，6分鐘內(nèi)可完成大部分吸水，8分鐘后趨于穩(wěn)定。該濃度下的微針能快速提取組織液，滿足實(shí)時(shí)檢測三文魚新鮮度的需求。

案例2：AlgMA-TSA水凝膠微針的吸水實(shí)驗(yàn)

文章標(biāo)題：Artificial Intelligence-Assisted Bioinformatics, Microneedle, and Diabetic Wound Healing: A“New Deal”of an Old Drug

發(fā)表期刊：ACS Applied Materials & Interfaces

DOI：10.1021/acsami.2c08994

實(shí)驗(yàn)方法：

體外吸水測試：將 8% AlgMA 濃度的微針貼片浸泡在 37℃ PBS 中，定期測量其重量變化，計(jì)算吸水率。觀察微針在吸水后的形態(tài)變化，評估其保持結(jié)構(gòu)完整性的能力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

微針在30分鐘內(nèi)吸水率達(dá)250%，360分鐘達(dá)到平衡（約590%），表明其能快速吸收傷口滲出液，維持濕潤的愈合環(huán)境。高孔隙結(jié)構(gòu)和親水性使其在吸水后仍能保持穩(wěn)定形態(tài)，避免對脆弱傷口組織的壓迫。

案例 3：適配體響應(yīng)型微針貼片的吸水實(shí)驗(yàn)

文章標(biāo)題：An aptamer-responsive microneedle patch sensor platform combining with hybridization chain reaction amplification for detection of steroid hormone cortisol in skin interstitial fluid

發(fā)表期刊：Biosensors and Bioelectronics

DOI：10.1016/j.bios.2024.116935

實(shí)驗(yàn)方法：

優(yōu)化藍(lán)光交聯(lián)時(shí)間（5s、10s、20s），通過重量法測定微針在瓊脂糖凝膠中的吸水能力，計(jì)算吸水率。采用超景深顯微鏡觀察吸水前后的形態(tài)變化，評估其提取ISF的效率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

吸水率隨藍(lán)光交聯(lián)時(shí)間延長而降低：5s 交聯(lián)時(shí)吸水率最高（約570%），20s 交聯(lián)時(shí)最低（約190%）。10s 交聯(lián)時(shí)吸水率約355%，處于中間水平，兼顧了機(jī)械強(qiáng)度（足以穿透皮膚）和吸水能力（可有效提取ISF）。

通過超景深顯微鏡觀察微針貼片在吸水前后的微觀形態(tài)。吸水前：微針呈規(guī)則金字塔結(jié)構(gòu)，針尖銳利，陣列排列整齊；吸水后：微針體積顯著膨脹，針尖仍保持基本結(jié)構(gòu)但邊緣略圓潤，整體陣列未發(fā)生坍塌。

必看EFL Tips

介質(zhì)選擇：吸水實(shí)驗(yàn)需模擬目標(biāo)應(yīng)用環(huán)境（如明膠模擬組織、PBS 模擬體液、瓊脂糖模擬皮膚），確保結(jié)果與實(shí)際場景匹配。

檢測指標(biāo)：常用吸水率、吸水速率等參數(shù)，結(jié)合重量法、形態(tài)觀察（如超景深顯微鏡）評估吸水能力。

材料影響：水凝膠濃度（如 7% SilMA、8% AlgMA）和交聯(lián)程度（如藍(lán)光照射時(shí)間）顯著影響吸水性能，需通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定最佳條件。