水凝胶微针的机械强度是其临床应用的核心指标——既要能穿透皮肤、黏膜等生物屏障，又要避免过度损伤组织，同时需在体内保持结构稳定以实现药物控释。
本期，EFL团队结合5篇最新用户案例，梳理了水凝胶微针机械强度的关键表征方法，附具体文献图表及实验结果，为相关研究者提供参考。
案例1：《Nature Communications》：持续递送细胞外囊泡的多孔微针贴片减轻严重脊髓损伤
实验方法：研究者使用了两种类型的水凝胶微针（传统 GelMA和多孔GelMA），通过压缩试验评估其机械强度。实验中，微针被放置在压缩试验机上，以0.005 mm/s的速度施加压力，记录微针在不同压缩应变下的应力-应变曲线。
实验结果：传统 GelMA 微针的压缩模量为30.92 kPa，而多孔GelMA 微针的压缩模量为 10.77 kPa，后者更接近软脊髓组织的力学特性（约8.1 kPa）。这表明多孔GelMA 微针在机械强度上更适合用于脊髓损伤治疗，能够更好地与脊髓组织匹配，减少对组织的损伤。
DOI：10.1038/s41467-023-39745-2
案例2：《Journal of Nanobiotechnology》：抗菌微针贴片促进感染伤口的功能性愈合
实验方法：研究者使用配有50 kg载荷传感器的位移-力测试站评价ApoEVs-AT@MNP的机械强度。将针头垂直放置在刚性不锈钢平台上，并以0.1 mm/s的速率降低传感器。最初，传感器和微针尖端相距1 cm。当传感器与微针尖接触时开始测量位移和力，速度调节为0.01 mm/s，并持续测量直至传感器移动800 μm。
实验结果：ApoEVs-AT@MNP的应力-位移曲线为0.125 N/针，远高于皮肤组织的抗拉强度（约0.03 N/针），表明该微针具有足够的机械强度穿透皮肤并固定在组织中。
DOI：10.1186/s12951-024-02845-2
案例3：《Advanced Healthcare Materials》：巨钙素水凝胶微针贴片减轻脓毒症
实验方法：研究者使用万能试验机对 GCA@NHS/GelMA-MNPs 微针进行机械压缩强度测试。测试对象为不同 UV 交联时间（15 s、30 s、45 s）制备的微针，通过对微针施加轴向压缩力，记录力-位移曲线，以此评估不同交联时间下微针的机械强度。
实验结果：UV 交联时间超过15 s时，微针的单针强度均超过0.6 N；其中交联30 s的微针力学性能最优，既能保证足够的机械强度以穿透皮肤，又能通过后续的溶胀和降解实现药物的缓释，满足在脓毒症治疗中对微针机械性能的要求。
DOI：10.1002/adhm.202501218
案例4：《Advanced Materials》：淀粉样蛋白模板化二氧化铈纳米酶增强微针用于糖尿病伤口愈合
实验方法：研究者使用万能试验机对不同hydrogel基微针（LFTG、LFCTG、LFTG-C）进行机械压缩力测试。将微针贴片固定于测试台，使传感器以1 mm/s的速度接近针尖，接触后减速至0.2 mm/s，测试位移设为420 μm，持续记录微针的位移及对应受力，绘制力-位移曲线，以此评估单针的机械强度，验证其穿刺能力。
实验结果：糖尿病伤口皮肤较硬，LFCTG微针需更高强度。压缩曲线显示单针强度达0.90 N，3次循环测试中强度无明显衰减，满足反复穿刺需求。
DOI: 10.1002/adma.202417774
案例5：《Materials Today Bio》：具有金属-多酚网络封装的天然衍生微针用于慢性软组织缺损修复
实验方法：研究者使用拉伸试验机对不同浓度 SilMA水凝胶制备的Cu-Cur-NMs微针进行拉伸测试，以10 mm/min的速率拉伸尺寸为30 mm×10 mm的样品，直至样品断裂，记录应力-应变曲线，并以猪脱细胞真皮基质（PADM）作为对照，通过曲线计算微针的拉伸强度和弹性模量，评估其整体力学性能。
实验结果：250 mg/mL SilMA 组拉伸强度达2.80 MPa，弹性模量10.10 MPa，显著高于商用猪脱细胞真皮基质（PADM），满足腹壁支撑需求。
DOI: 10.1016/j.mtbio.2025.101539
EFL Tips：
测试方法：常用压缩或拉伸试验，通过试验机记录应力-应变、力-位移曲线，获取模量、强度等参数。
关键指标：需关注压缩模量、单针强度、拉伸强度等，匹配目标组织力学特性。
影响因素：材料类型、交联时间、浓度等会显著影响机械强度，可针对性优化。
