Терапія мікроголками не тільки яскраво сяє в клінічних застосуваннях, але також відіграє все більш важливу роль у розробці ліків і фундаментальних наукових дослідженнях. Він надає вченим безпрецедентний інструмент для вивчення функції шкірного бар’єру, механізму трансдермального проникнення ліків і мінімально інвазивного отримання біологічних зразків.

На етапі розробки ліків основна функція мікроголок проявляється в моделі оцінки in vitro для трансдермальної доставки ліків. Традиційна дифузійна камера Франца вимагає використання ізольованої шкіри, нанесення препарату на поверхню шкіри, а потім вимірювання концентрації препарату в приймальній камері. Цей метод-забирає багато часу, має погану повторюваність і не може імітувати справжній механічний стан шкіри. Матриця мікроголок може служити стандартизованим «інструментом для перфорації шкіри», створюючи однорідні та послідовні мікроканали на ізольованій шкірі, таким чином створюючи високо-платформу трансдермального скринінгу. Фармацевтичні компанії можуть використовувати цю платформу для швидкого тестування швидкості трансдермального введення різних препаратів і сполук різної молекулярної маси за допомогою мікроголок, таким чином відбираючи оптимальну схему доставки ліків.

У фундаментальних дослідженнях роль мікроголок полягає в точному маніпулюванні мікрооточенням шкіри. Дослідники можуть використовувати мікроголки різної довжини та щільності для вивчення розподілу імунних клітин, щільності нервових закінчень і судинної мережі в різних шарах шкіри. Наприклад, шляхом ін’єкції флуоресцентно мічених індикаторів на певну глибину за допомогою мікроголок, а потім спостерігаючи за шляхами їх дифузії в шкірі за допомогою дво-фотонного мікроскопа, можна виявити динаміку лімфодренажу та виведення препарату зі шкіри. Ці дані мають вирішальне значення для розуміння патогенезу шкірних захворювань та оптимізації стратегій доставки ліків.

Роль мікроголок у зборі біологічних зразків значно полегшила наукові дослідження. Традиційна біопсія шкіри вимагає хірургічного видалення тканинних блоків, які спричиняють значні травми та рубці. Масиви мікроголок можуть збирати сотні крихітних частинок тканини одночасно, кожен діаметром лише кілька сотень мікрометрів і контрольованою глибиною. Ці зразки мікро-тканин можна піддати гістологічному фарбуванню, аналізу експресії генів і протеомним дослідженням, і невеликі рани на місці донора можуть зажити протягом кількох днів. Ця технологія «мінімально інвазивної біопсії» дає змогу поздовжньо відстежувати еволюцію уражень шкіри, наприклад, у дослідженнях псоріазу чи раку шкіри, де можна проводити повторний забір зразків без впливу на якість життя пацієнта.

Крім того, мікроголки також демонструють унікальні функції в області клітинної та генної терапії. Завантажуючи мРНК, що кодує терапевтичні білки, або системи редагування генів CRISPR-Cas9 у розчинні мікроголки, вони можуть безпосередньо доставляти до клітин шкіри. Цей не-вірусний метод доставки дозволяє уникнути ризиків імуногенності та інтеграції, спричинених традиційними вірусними векторами. У мишачих моделях мРНК-вакцина, введена мікроголками, успішно індукувала сильну проти-пухлинну імунну відповідь. Мікроголкова терапія еволюціонує від простого інструменту доставки до багатофункціональної платформи, яка поєднує фундаментальні дослідження з клінічним перекладом, що сприяє розвитку інновацій усієї біофармацевтичної галузі.