《Drug Delivery and Translational Research》(2024) 14:2989–3008 发表了一篇由 Shuyu Zhang 和 Anne E. Staples（均来自 Virginia Tech-Wake Forest School of Biomedical Engineering and Sciences 及 Department of Biomedical Engineering and Mechanics）撰写的长篇综述文章，题为《Microfluidic-based systems for the management of diabetes》（基于微流控系统的糖尿病管理）。该文章系统性地回顾了微流控技术在糖尿病诊断、监测及治疗中的最新研究进展，并对其临床应用前景与挑战进行了深入探讨。

文章首先阐述了糖尿病作为影响全球约5亿人口的常见疾病的严峻形势，及其诊断与治疗的传统方法所固有的局限性。当前，指尖采血测血糖虽然是临床金标准，但其疼痛、侵入性及潜在的感染风险常常导致患者依从性降低。而在治疗方面，无论是1型还是部分2型糖尿病患者，大多依赖皮下注射胰岛素，这同样伴随着疼痛、活动受限及心理负担等问题。基于此背景，该综述旨在全面梳理微流控技术如何为解决这些临床痛点提供新方案。

文章的核心内容分为两大板块：一是微流控技术在糖尿病诊断与监测中的应用，二是其在糖尿病治疗中的应用。

在诊断与监测部分，文章详细论述了多种基于微流控平台的检测策略，其中最为核心的是对葡萄糖的检测。作者首先介绍了用于葡萄糖检测的微型化系统，特别强调了微流控纸基分析装置（µPADs）因其环保、轻便、低成本且易于制备等特性而成为最普遍的平台，通常采用蜡印、光刻或折纸等方法制备。此外，聚二甲基硅氧烷（PDMS）装置、有机玻璃芯片及微流控线基电分析装置（µTEDs）等也被涉及。在检测方法上，文章着重阐述了比色法（Colorimetric）和电化学法（Electrochemical）这两种最常用手段。比色法依赖于葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）催化的颜色反应，其优势在于简单、稳定、无需复杂仪器；而电化学法，尽管操作要求较高，却拥有更高的灵敏度和分辨率，通常通过测量由GOx催化的葡萄糖氧化反应产生的电流来实现，并常使用石墨烯、碳纳米管等修饰电极以增强性能。

紧接着，文章按照待测体液类型，依次总结了从血液（Blood）、组织间液（Interstitial Fluid）、唾液（Saliva）、汗液（Sweat）、泪液（Tears）到尿液（Urine）中检测葡萄糖的微流控研究进展。对于血液检测，已有大量研究证实微流控装置能达到与传统方法相媲美甚至更优的准确性。为减少侵入性，开发了基于微针阵列（Microneedle Array）提取组织间液的系统，虽然其葡萄糖浓度变化相比血液存在约10分钟的滞后时间，但在非紧急情况下是可行的。在完全无创检测方面，唾液因其易于获取而成为研究最广泛的体液，其葡萄糖浓度已被证实能准确指示高血糖。同样，汗液和泪液中的葡萄糖水平也被多项研究证实与血糖水平有良好相关性，可作为监测指标。尿液葡萄糖检测虽多处于临床前研究阶段，但也展现出诊断潜力。

除葡萄糖检测外，综述还介绍了其他用于糖尿病监测的微流控方法，包括对糖化血红蛋白（HbA1c）、胰岛素以及细胞生物力学特性的检测。文章指出，相较于易受日常波动的血糖，HbA1c 被视为更稳定的糖尿病指标。研究展示了基于阳离子交换高效液相色谱（HPLC）或适配体-抗体免疫分析的微流控芯片，从小量血液中快速定量HbA1c的能力。实时胰岛素水平的监测则通过基于微球或适体的免疫分析或表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance）传感器实现。此外，文章还提到利用微流控装置，通过测量红细胞（RBC）的变形能力或中性粒细胞的趋化性变化，可作为诊断糖尿病的新兴生物力学指标。大量临床研究已验证了这些诊断与监测方案在健康及糖尿病人群中的有效性。

在糖尿病治疗部分，文章聚焦于利用微流控器件进行药物递送，特别是胰岛素的递送。作者指出，相较于已进入临床应用的诊断监测技术，基于微流控的胰岛素递送大多仍处于临床前研究阶段，主要通过体外实验和啮齿类动物模型进行验证。经皮给药（Transdermal Delivery）是最主要的无创或微创递送策略，其核心工具是各式各样的微针阵列。文章详细分类讨论了五种微针阵列：一种是空心微针阵列（Hollow Microneedle Arrays），可直接向皮内注射液体胰岛素，其降糖效果在动物实验中与皮下注射相当，且不易引起持续损伤。另一种是固体微针阵列（Solid Microneedle Arrays），用于预先在皮肤上形成微通道，以促进后续涂抹的胰岛素的渗透，通常与离子电渗疗法（Iontophoresis）或纳米颗粒包裹联用以增强递送效率。还有一种是吸附液体胰岛素后释药的多孔微针阵列（Porous Microneedle Arrays），以及表面附着含胰岛素聚合物涂层的固体微针阵列。而水凝胶或可溶解微针阵列（Hydrogel/Dissolving Microneedle Arrays）因能将胰岛素与葡萄糖敏感成分结合，实现智能、闭环给药而极具前景。

为实现主动的、精准可控的胰岛素释放，文章还综述了多种与微针阵列集成的微流控组件。其中，离子电渗疗法利用电场驱动带电的胰岛素分子穿过皮肤，已被多项研究证明能显著提升降糖效果。机械微泵方面，压电微泵（Piezoelectric Micropumps）因其通过电压调节即可精确控制流量的特点，成为驱动胰岛素精确递送的理想选择。此外，还有模拟昆虫呼吸的气动微泵和集成流量、葡萄糖传感器的智能微泵系统。另一类极具创新性的装置是集成了细胞和酶组分的微流控芯片。这类平台将能感知葡萄糖并分泌胰岛素的胰岛β细胞或胰腺小岛固定于芯片内，或者联合了葡萄糖氧化酶等酶促系统，利用生物体自身的反馈机制实现了在生理条件下的葡萄糖响应性胰岛素分泌，代表了智能给药的一个重要方向。

除了经皮途径，综述还探讨了其他胰岛素递送策略。对于口服胰岛素（Oral Delivery），由于面临胃肠道酶降解和上皮屏障的挑战，微流控技术主要用于生产包裹胰岛素的微米或纳米载体，如壳聚糖包覆的脂质体或耐酸的两性离子共聚物微胶囊，以提高其口服生物利用度和肠道穿透性。更有研究开发出可口服的微型机器人注射器，通过机械方式穿透肠壁，极大提高了递送效率。关于腹腔内注射（Intraperitoneal Delivery），研究表明其有助于实现更稳定的血糖控制，微流控技术则被用于封装可分泌胰岛素的细胞或构建葡萄糖响应的胰岛素储库。而针对吸入式胰岛素（Inhaled Delivery），尽管因其与肺癌的潜在关联而发展有限，但文章也提及了一种混合共振声学微流控雾化器，能将胰岛素雾化成适合肺泡沉积的颗粒，且不破坏其化学结构。

最后，文章还涵盖了针对2型糖尿病（T2D）的其他药物的微流控递送系统，如二甲双胍（Metformin）、胰高血糖素样肽-1（GLP-1）及其受体激动剂。二甲双胍通过增加胰岛素敏感性来控糖，微流控技术用于构建集成了传感器和可溶解微针的透皮给药系统，或生产用于口服的微泡等载体。GLP-1及其受体激动剂则通过刺激葡萄糖依赖性胰岛素分泌起作用，其递送系统同样以微流控制备的口服微胶囊或葡萄糖敏感的经皮微针阵列为主。值得注意的是，二甲双胍已有临床研究探索其装置效能，而其他大部分药物递送技术仍停留在临床前验证阶段。

这篇综述文章的学术与应用价值在于，它全面且系统性地描绘了微流控技术在糖尿病“诊疗一体化”管理中的宏伟蓝图。文章清晰地揭示出，在诊断监测领域，以微流控纸基分析装置和电化学传感为代表的技术，凭借其微量化、高通量和低侵入性的优势，在基于血液、唾液、汗液等多种体液的检测中已取得显著临床验证，展现出替代传统指尖采血法的巨大潜力。而在治疗领域，尽管经皮微针阵列和活性微泵系统为无痛、控释甚至闭环智能给药带来了希望，但该技术若要真正走向临床应用，仍面临一系列挑战，例如精密控制给药流量的精确度、微针几何结构、皮肤插入力及长期生物相容性等问题亟待解决，口服肽类药物的低生物利用度瓶颈也存在。这篇文章为糖尿病相关的生物医学工程研究提供了清晰的知识图谱和未来方向，强调了微流控技术在提升患者依从性和生活质量的更迭性作用，同时指出了从实验室到病床边转化过程中的关键障碍。