猪无针皮内免疫技术（needle-free intradermal vaccine delivery technology，NFID），作为一项革新性的疫苗接种方法，利用无针注射技术（needle-free injection technology，NFIT）或皮内递送液体装置（IDAL），将疫苗通过高压喷射瞬时递送到猪只皮内。该技术因减少疫苗用量、节约人力成本、增强免疫效果、降低病原体传播风险及减轻动物疼痛应激等，在中国大型猪场中逐渐得以应用。然而，伴随技术推广的同时，设备维护的复杂性、疫苗适配性的局限性及皮肤局部不良反应等问题也日益凸显。养猪人在应用过程中不断提出新要求，无针注射装备研发生产企业也在对技术进行不断迭代改进。

 

1 无针皮内免疫技术（NFID）概览

 

1.1 无针注射技术（NFIT）解析

 

NFIT技术凭借瞬时高压原理，促使疫苗以高速喷射流的形式穿透皮肤表层，从而达到精准注射的效果。该技术涵盖了肌内、皮下及皮内等多种注射方式。NFIT装置核心由药物室、喷嘴及压力源构成，通过压力源推动疫苗高速喷射。

 

1.2 皮内免疫：原理与应用

 

1.2.1 皮内疫苗注射技术 

 

皮内疫苗注射技术是一种将低剂量（通常是肌内注射剂量的1/10～1/2）疫苗注入表皮与真皮之间的免疫接种方法，包括有针皮内注射和无针皮内注射两种。最近几年，国内猪场开始采用NFID，该技术已应用于猪繁殖与呼吸障碍综合征（PRRS）、猪圆环病毒2型（PCV2）、猪肺炎支原体（Mhyo）及猪伪狂犬病（PR）等多种疫苗。张光际等（2023）的研究表明，在猪圆环病毒2型亚单位疫苗的免疫中，无针注射技术相较于传统有针注射，能够显著提高抗体水平。用无针注射免疫猪口蹄疫疫苗，也取得了令人满意的效果。

 

1.2.2 皮肤的免疫细胞

 

皮肤表皮层散布着朗格汉斯细胞（Langerhans cell，LC），这些细胞如同免疫哨兵，通过其长树突结构相互连接，形成紧密网络，优先引导CD4+ T细胞分化，分泌2型Th细胞因子，有效启动并交叉激活幼稚CD8+ T细胞，同时优先促进体液免疫和细胞免疫的激活。

 

真皮层包含成纤维细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC）、亚群真皮DC（dermal DC，dDC）、浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC）、巨噬细胞（Macrophage）、肥大细胞（mast cell）、嗜酸性粒细胞（Eosinophil）等先天免疫细胞。皮肤常驻的树突状细胞（DC）是专业的抗原呈递细胞（APC），它们在放大先天免疫和适应性免疫应答中发挥着关键作用，是皮肤免疫系统中不可或缺的细胞。它们由造血干细胞产生，并以未成熟的状态分布在皮肤的间质间隙中，捕获环境中的蛋白质而不破坏上皮屏障。此外，皮肤中还存在大量的T淋巴细胞，其中大部分是皮肤常驻记忆T细胞。这些常驻免疫细胞不仅是抵御病原体感染的第一道防线，还能诱导针对病原体或疫苗的适应性免疫反应。见图1所示。

 

图1  皮肤结构与先天性免疫细胞

 

1.2.3 皮肤的免疫机制

 

皮肤组织主要通过两种机制发挥免疫作用：1）常驻于皮肤及从血液中招募来的LC和dDC能够识别并捕获病原相关分子模式的抗原，待其成熟后，通过淋巴管迁移至引流淋巴结，向CD8+和CD4+T细胞递呈多肽/MHCⅠ和Ⅱ类复合物，促使特异性T细胞前体在淋巴结中克隆性扩增，并最终扩散至血流中；2）游离抗原直接引流和迁移至淋巴结后，直接被血液来源的常驻DC捕获并呈递至淋巴细胞。抗原与B细胞受体（B-cell receptor，BCR）的相互作用导致特异性B细胞前体的活化，随后是抗原-BCR复合物的内化和加工，以及肽/MHCⅡ类复合物中B细胞表面抗原表位的再表达。此时，B细胞转变为CD4+特异性T细胞的抗原呈递细胞（APC），并在T细胞的辅助下，于B细胞滤泡内开始分化，最终形成产生抗体的浆细胞。

 

皮内疫苗接种，利用皮肤丰富的抗原递呈细胞，特别是朗格汉斯细胞，有利于抗原直接淋巴引流和随后的淋巴结T/B细胞活化。新技术如微针、激光、基因枪等在皮内接种方面的研究进展，进一步提高了淋巴引流的效率，从而有助于疫苗接种后产生应答的总效率。综上所述，对皮肤细胞动力学及其功能的研究，为各类皮内注射疫苗的临床试验奠定了坚实的理论基础。

 

2 NFID应用现状

 

2.1 国内外无针皮内注射器概述

 

目前国内外无针注射器（NFJI）种类颇多，按注射方式可分为单一注射方式和多种注射方式NFJI：①肌内注射型；②肌内注射+皮下注射型；③肌内注射+皮下注射+皮内注射型；④皮内注射型。本文提到的均为能够实现皮内注射的NFJI。

 

根据NFJI的动力源不同，可以将其分为以下几类，见图2所示。

 

图 2 无针注射器动力源分类

 

当前市场上，弹簧驱动类产品包括AcuShot Gen 2（加拿大）及默沙东MSD的猪用皮内无针免疫设备易达乐（IDAL，动力源具体信息待确认）；液压驱动类则以HydroJet Agri（荷兰制造）为代表；气动驱动类有PULSE 50/250（美国产）和海博莱Hipradermic 2.0（西班牙，动力源信息待明确），此外，还有江苏乐聚医药科技有限公司的沃德牧®（DM-G1-03，皮内注射量0.1～0.5 mL，采用电驱气动技术）及上海金斯杰（具体信息待确认）。电磁驱动的产品：新牧（苏州）动物保健有限公司的新一代电磁力数智无针皮内免疫注射器；电热驱动的产品：Caltech Microjet（美国）；超声波驱动的产品：SonaCare VetJet（美国）。

 

不同类型的无针注射器（NFJI）各有其独特优势，适用于不同的应用场景。气体动力NFJI技术成熟，成本效益高，适合成本敏感性场景；弹簧推动NFJI便携性好，适合需要快速、简便操作的场合；而电磁动力NFJI则在精度和安全性方面表现更佳，适合对注射精度和安全性有更高要求的应用。随着技术的不断进步，NFJI的种类和应用范围还将进一步扩大。

 

2.2 国外NFID猪场应用现状

 

在国外，尤其是美国、欧洲等养猪业发达地区，无针皮内注射器的应用相对较为广泛。一些大型养猪企业和规模化养殖场已经开始批量采用无针皮内注射技术进行疫苗接种。据不完全统计，在美国部分地区，使用无针皮内注射器进行免疫的猪群比例达到了30%～40%，并且这一比例呈逐年上升趋势。在欧洲，特别是在德国和丹麦，现代化养猪场中无针皮内注射器的应用率较高，部分养殖场的应用率甚至超过了50%。例如，意大利帕尔马大学的Paolo Martelli强调了无针注射器在生产中的应用优势，而德国的无针注射技术也因其成熟度和安全性而受到关注。这些国家的养猪企业普遍认识到无针皮内注射技术在提高免疫效果、保障生物安全和提升养殖效率方面的优势，积极推动该技术的应用。

 

2.3 国内NFID猪场应用现状

 

国内养猪业规模化、集约化进程加快，无针皮内注射器日益受到业界关注。目前，一些大型规模化养猪企业，如牧原股份、温氏股份、双胞胎集团等，已经研发生产或引进、使用无针皮内注射器，并取得了一定的应用效果。然而，从整体上看，国内猪场对无针皮内注射器的应用比例仍然较低，大部分中小规模养殖场还处于观望状态。

 

3 NFID对中国养猪业的影响

 

3.1 降低成本，提升经济效益

 

尽管NFJI初始购置成本较高，但长期使用可通过减少疫苗消耗和降低交叉感染风险实现成本节约。此外，NFJI的应用能有效减轻因有针注射引发的疼痛应激，进而减少猪只死亡并避免生长迟缓，从而显著提升经济效益。同时，无针皮内注射技术不仅提高了工作效率，降低了人力成本，还因无需针头消耗，避免了因断针残留导致的胴体质量下降问题，为养殖收益的增长提供了有力支持。

 

3.2 增强免疫效果，提高疫苗利用率

 

无针皮内注射能够避开或减少母源抗体干扰，更高效地激发免疫反应，因为皮内注射可以将疫苗直接送入富含免疫细胞的真皮层。研究显示，无针皮内注射疫苗相较于传统肌肉注射，能提升猪只体内抗体水平并延长其维持时间，有效增强猪群对病原体的抵抗力，从而提高免疫力和抗病能力。

 

此外，无针注射技术还可以减少疫苗用量，同时达到与传统注射相同的免疫效果。例如，某些NFJI可以将疫苗用量减少20%～80%，从而显著降低疫苗成本。

 

3.3 降低交叉感染风险，提升生物安全水平

 

传统针头注射存在交叉感染的风险，尤其是在针头复用的情况下。NFJI通过高压射流技术直接将疫苗送入皮下组织，避免了针头交叉感染，有效降低了血源性疾病在猪群中的传播风险。这对于提高猪群的生物安全水平具有重要意义，尤其是在大规模养殖场中。

 

3.4 改善动物福利，促进健康成长

 

NFJI运用高压射流技术，直接将疫苗注入猪只皮肤真皮层，省去了针头的使用，从而大幅度降低了动物的应激反应。该技术有效规避了传统针头注射所造成的机械损伤及疼痛，对保持猪群的生长性能及健康状态大有裨益。

 

3.5 推动疫苗研发，助力行业生态建设

 

无针注射技术的推广将促使疫苗生产企业开发更适合无针注射的疫苗产品。例如，默沙东的无针皮内免疫猪圆环病毒2型灭活疫苗（重组杆状病毒BacPCV2-Orf2株+J株）（保猪利®圆乐达®）获得中国农业农村部批准，用于预防猪圆环病毒2型感染引起的相关疾病，成为首个在中国境内成功获批的无针皮内免疫疫苗。这标志着无针皮内免疫技术在养猪业的应用迈出了实质性一步。同时，NFJI生产企业、疫苗企业、佐剂企业和养殖场之间的协同创新将有助于构建无针免疫领域的完整生态。

 

3.6 实现智能化免疫，赋能猪场智慧管理

 

NFJI有望与智能管理系统相结合，实现免疫过程的数据化和智能化。例如，海博莱HIPRA（西班牙）及新牧动保（苏州）的无针数智免疫系统已经能够实现免疫数据的追溯和远程监控。这种智能化升级不仅可以提高免疫效率，还能为养殖场提供更精准的管理支持。

 

4 NFID推广应用面临的挑战

 

4.1 设备采购与维护成本高昂

 

尽管无针注射技术在疫苗成本和生物安全方面具有显著优势，但其设备采购和维护成本较高仍然是一个挑战。高质量无针注射设备初始采购成本高达数万，且维护修理费用不菲，各厂家设备稳定性和耐用性各异，均需定期专业维护。操作技术门槛高，需专业培训。注射角度、皮肤接触紧密度等均影响注射成效。高价成为应用推广的挑战，实则仅是表象。

 

4.2 疫苗适配性问题突出

 

目前市场上的疫苗大多是基于传统有针注射方式研发的，其浓度、剂型和佐剂未必完全适用于无针注射。例如，某些疫苗在高压下可能受损，影响免疫效果。此外，无针注射的免疫剂量需要重新验证和调整，这需要监管机构的审批。

 

4.3 技术核心问题亟待解决

 

影响无针皮内注射效果的因素主要包括皮肤因素和注射因素。

 

皮肤主要由表皮层、真皮层、皮下组织/脂肪组成。身体部位不同，皮肤厚度、硬度、皮肤孔隙率及密度不一，注射效果也会存在差异。

 

注射因素包括喷射流的速度分布、注射疫苗液体的化学性质及喷嘴出口到皮肤表面的距离等。喷射流的速度分布取决于许多因素，如驱动力、待注射药物的体积、喷嘴直径、注射药物的密度和黏度、药物室大小等。喷射流的穿透特性取决于其撞击皮肤表面时的速度和直径。

 

目前NFIT研究仍有其局限性，主要包括以下几个方面：①药物射流在皮肤内形成孔的体积率小于进入皮肤的总体积率时，可以观察到注射回流；②注射过程中皮肤上孔的大小和形状尚无法准确预测，尚未明确注射过程中导致的皮肤损伤的机制，如偶尔的疼痛、血肿、瘀伤、水肿和出血增加等；③大多数NFIT的基本机制研究都是在体外进行，试验材料为凝胶等合成材料、猪背部皮肤甚至尸体皮肤，体内研究的试验较少，不能系统确定穿透机制；④体外研究表明，NFIT的喷射穿透效果很大程度上受皮肤的力学性质影响，在不同猪群及不同注射部位有显著差异；⑤目前NFIT 装置成本较高，尚无统一的规格、标准；⑥与传统注射相比，NFIT注射大分子药物时剪切力高，可能会降低其稳定性，使其失活；⑦应用NFIT于免疫时，尚不清楚在细胞水平上对皮肤的影响。不同品种、不同年龄、不同体重及不同皮肤部位，需要不同的注射参数，这需要对NFJI进行调整。例如，母猪毛发较长，注射时难以贴紧皮肤，会导致注射效果不佳。

 

4.4 市场认知度与接受度有待提升

 

尽管NFJI具有减少交叉感染、提高免疫效果等优势，但部分养殖户对其效果和可靠性存在疑虑。众多猪企持观望态度，期盼更多实证案例及权威数据的支撑。例如，双胞胎集团在应用NFJI后，发现其降本空间主要体现在疫苗用量减少上，但整体推广仍需更多生产及实验室数据验证。

 

4.5 技术验证与数据支撑不足

 

4.5.1免疫效果验证

 

无针皮内免疫技术的核心优势在于减少疫苗用量（如减少80%的疫苗用量）和降低免疫应激。然而，尽管初步试验已证实抗体水平符合要求，但免疫保护效果的全面验证仍需累积更多数据。例如，单纯的抗体指标并不能完全代表保护力，特别是在高感染压力下，低剂量免疫的有效性仍需通过攻毒试验进一步验证。

 

4.5.2 疫苗适配性验证

 

现有国产猪用疫苗大多基于肌肉注射研发，皮内注射的剂量和效果需要重新评估和审批。某企业在NFJI技术推广过程中，发现部分疫苗在高压环境下存在受损风险，进而可能影响免疫效果。

 

4.6 合规与标准化体系尚不完善

 

无针注射的免疫剂量和方式、适配的疫苗需要重新验证和审批，因为现有的疫苗产品注册报批的免疫方式多为肌肉注射及相对应的剂量。企业需要在技术推广前确保合规性，避免因技术问题引发监管风险。这也增加了推广应用的复杂性。

 

无论是NFJI装置，还是适配的疫苗，在产品设计、生产工艺、质量控制、应用规范等方面都缺乏行业或国家标准。用户没有标准去评估购置的产品，也是推广应用面临的一个挑战。

 

5 问题解决与技术提升策略

 

针对上述问题与挑战，研发生产企业需要创新增效，提高装置便携性，增强其性能稳定性和可靠性，并使得操作简单化、智能化。优化NFJI的制造工艺， 通过校－企、企－企联合，实现技术创新和材料创新，达到产品性能提升，设备总体成本降低的目的。

 

在NFIT领域应关注和研究：

 

（1）构建体内体外相一致的喷射流模型，系统地评估影响喷射流穿透深度及皮肤成孔大小形状的因素，协助研发人员正确理解各种参数与注射效果的关系，准确预测NFIT递送的药物的穿透模式，从而确定疼痛和局部不良反应的发生机制； 

 

（2）由于不同品种、不同猪群、不同部位皮肤特异性相差较大，NFIT需要减少这种特异性带来的影响，提供更为一致的注射效果； 

 

（3）加大对注射过程实时可控的NFJI的研发，降低或控制漏免和不良反应的发生；

 

（4）加强与疫苗及佐剂生产企业的合作，致力于开发出更适配无针注射技术、且能显著减少皮肤不良反应的疫苗产品。同时，针对皮内接种的佐剂，需确保其局部安全性优于肌肉注射用佐剂。研发mRNA疫苗，力求实现“一针多防”的突破，进一步降低疫苗使用量，并有效缩短免疫应答周期；

 

（5）新动力源、新材料探索，让产品更轻便、使用寿命更长；

 

（6）开发智能免疫数据平台，推动免疫管理的数据化和智能化进程，使智能化的NFJI能够全面赋能猪群的免疫管理、健康管理及生产管理。

 

NFJI的高价格，不是问题；其性价比，才是最大问题。高性能，满足用户需求，甚至超出用户期望值，高价格就不是问题。研发高性能的NFJI和高适配性的高效疫苗才是关键。同时，争取行业协会、政府支持，并通过举办技术研讨会和培训活动，提高养殖企业对无针皮内注射技术的认知和接受度。

 

6 未来发展趋势与技术创新方向

 

展望未来，NFID技术将朝着智能化、自动化和一体化方向不断发展。

 

6.1 智能化升级

 

无针皮内免疫智能化。海博莱（西班牙）、新牧动保（苏州）的无针皮内注射器已实现智能化。

 

6.2 一体化解决方案

 

结合疫苗研发、设备制造和数据管理，提供一站式的免疫解决方案。

 

6.3 技术创新

 

对注射器的动力源及喷射技术进行深度优化，旨在显著提升注射操作的精准度与作业效率。

 

6.4 技术融合

 

实现从单体智能向群体智能的跨越式发展，为用户提供全面集成的智能化解决方案。NFJI与电子耳标和猪群管理系统连接，实现免疫管理的数字化和智能化。

 

6.4.1 数字孪生

 

构建猪群免疫的数字孪生体系，实时精准模拟疫苗扩散路径及免疫应答的动态变化；

 

6.4.2 脑机接口

 

借助EEG信号监测技术，实时捕捉猪只的应激反应，并据此动态调整注射过程中的关键参数，如压力与速度。

 

总之，结合疫苗研发、设备制造与数据管理等领域的前沿技术，NFID技术有望为养猪业提供一站式、高效能的免疫解决方案。

 

7 结语

 

综上所述，NFID作为生猪疫病防控领域的创新技术之一，正逐步改变着传统疫苗接种方式，推动产业从“疫苗—针头—肌肉”的传统路径转向“疫苗—智能设备—真皮免疫”的精准免疫范式。NFID作为一种新型免疫技术，虽然目前仍面临一些技术和成本方面的挑战，但随着技术的不断进步和市场的逐步认可，NFID有望成为猪疫苗免疫接种的主流方式之一，为养殖业的健康、可持续发展提供更有力的支持。