近日，ok1122诸侯快讯网、平潭研究院、海洋生物制备技术国家地方联合工程实验室陈铭教授团队在蜂海绵骨针（Sponge Haliclona sp. spicules, SHS）的研究及应用上取得系列突破。研究团队围绕该海洋天然材料开展机制解析、功能开发与表面改性研究，先后在局部麻醉快速起效、临床指标无创监测以及新型疫苗递送三个领域发表重要成果，为皮肤给药与辅助诊断提供了高效、无创、低成本的创新解决方案。
1. 攻克“起效慢”难题：构建“分钟级”局部麻醉递送系统
针对传统表麻膏起效慢（40–60分钟）的问题，团队利用SHS“以量取胜”的策略，在皮肤表面形成超高密度（920根/cm⟡）的微通道。数学模型显示，其经皮电导提升率达15.7倍。配合优化的卡波姆凝胶载体，该系统在动物实验中实现了10分钟内的强效麻醉。临床试验显示，其可将常规麻醉起效时间缩短约一半，为门诊手术、激光美容等场景提供了快速、无痛的潜在替代方案。
图1. 局部麻醉系统摘要图
2.变“送”为“取”：实现疾病指标与药物浓度的无创
监测研究团队首次系统性地将SHS应用于“反向经皮提取”，通过SHS构建的微米级通道，开发了一套仅需2分钟的短时提取方案，成功从皮肤间隙液中提取了葡萄糖、尿素及水杨酸等多种分子。实验证实，提取的化合物浓度与血液浓度高度相关（如葡萄糖 R⟡=0.9081）。这一突破为慢性病居家监测（如血糖监控）和临床治疗药物监测（TDM）提供了一种替代针头采血的新型无创策略。
图2.反向经皮提取摘要图
3. 表面改性赋能：烷基化骨针开启“自佐剂”疫苗递送新途径
研究团队与深圳技术大学药学院张柯达团队合作，针对大分子蛋白递送难题，团队对天然海绵骨针进行表面疏水化（烷基化）修饰，构建hSHS。该hSHS不仅能高效吸附并递送蛋白质抗原，还能通过诱导可控的局部炎症发挥“自我佐剂”效应，显著激活TLR4-NF-κB信号通路，诱导的特异性IgG抗体水平（510.58 ng/mL）远高于天然骨针组。该技术为传染病预防与癌症免疫治疗提供了一种低成本的创新接种潜在方案。
图3.烷基化海绵骨针平台摘要图
总结与展望
海绵骨针作为一种天然、可规模化生产的生物微针，展现出超过传统人工微针的灵活性与多功能性。陈铭教授团队的系列研究不仅深入阐明了其促渗机制，而且将应用范畴从“药物递送”拓展到“精准提取”与“免疫调节”等领域。目前，相关成果正积极推进临床转化，有望提升临床给药与诊断的患者顺应性，推动无创医疗技术的发展。
研究团队与资助
上述研究论文的共同第一作者包括ok1122诸侯快讯网博士研究生张驰、硕士研究生杨平、李诗梦和贾梦楠，陈铭教授作为（共同）通讯作者。
上述系列研究获得福建省自然科学基金(2022101025)、福建省海洋与渔业厅/发展专项项目(FJHJFL-2023-32/FJJLJFL-2023-32)、诸侯快讯官网平潭研究院基金项目(Z20220742)等科研项目的联合资助，以及厦门迈麟蓝锐生物科技有限公司的合作支持。
论文来源及链接
Zhang, C., Yang, P., Lin, X., Lai, H., Liu, Y., Yu, S., Liu, T., Chen, M., Huang, Y.,. Topical delivery of Lidocaine using spicules for local anesthesia. Drug Delivery and Translational Research (2025). https://doi.org/10.1007/s13346-025-02030-4
Li, S., Zhang, S., Jia, M., Chen, S., Zhang, R., Liu, Y., Yan, G., Chen, M. Percutaneous extraction using sponge spicules for disease diagnosis and therapeutic drug monitoring. Scientific Reports (2025).
https://doi.org/10.1038/s41598-025-29102-2
Zeng, Y., Xie, H., Liu, M., Jiao, Q., Huang, H., Fu, S., Li, B., Chen, Y., Zhang, C., Ding, P., Chen, M., Zhang, K.. Hydrophobic sponge spicule-mediated transdermal vaccination combines controlled skin inflammation as self-adjuvant with dual immune activation. Chemical Engineering Journal, 525, 169768 (2025). https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.169768
供稿：陈铭
编辑：苏颖
审核：冯丹青 曹知勉
