高分子微针的设计、开发与结构调控

发布时间：2020-07-23 05:40

【摘要】：高分子微针以生物相容性高分子材料为主要原材料制备,实现了一种安全无痛、低损伤而且高效率的皮下给药方式。对于载药微针来说,如何实现微针高效批量化生产,同时保证微针的良好力学性能,提高微针的载药、给药能力是发展过程中必须面对的问题。本研究的主要工作是:首先以激光刻蚀技术为主要方法,设计并制备了具有可控微观结构的聚合物微针模板。其中,通过调整设计激光光束的能量参数、雕刻图案可以调控得到高度在100-1300 μm,底径在200-360 μm的微针。利用这种模板制备得到的载药可溶性微针被证明能够刺穿皮肤表皮并且将药物释放到皮下。此外,以模板浇铸法为基本方法设计制备了几种新型结构的可溶性微针产品。其中,针对普通微针皮下给药效率不高的问题设计并制备了具有可控大小的空腔结构的气泡式可溶微针,这种气泡式微针可以在10-30 s的皮下给药时间内实现90%以上的给药效率。另外,针对微针皮下溶解性与耐湿性能不可兼得的矛盾问题,以透明质酸钠、聚乙烯醇为主要材料设计制备了具有核壳式分层结构微针,这种分层微针的最大特点在于可以在60%相对湿度的环境下保持良好的微针力学性能,而且保证了 90%左右的皮下给药效率。最后还介绍了一种以可溶性高分子材料和紫外光固化树脂为主要材料制备的复合式半溶解型微针用于胰岛素给药,这种复合微针的特点是其尖端和外层部分载负药物并且可以在皮下溶解,微针的内部和衬底材料不溶解而且具有一定柔性;此微针产品同时结合了良好的力学性能和贴片柔性,而且在患病小鼠模型实验中体现出了与传统皮下注射方式同样好的降血糖效果。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O631;TH77
【图文】：

微针,硅微,硅材料,微制造技术

ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ，邋（Ｆ－Ｈ）邋ｇｌａｓｓ邋ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ，邋（Ｊ－Ｋ）邋ｐｏｌｙｍｅｒ邋ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅ逡逑ｌ．ｉ．ｉ硅材料逡逑在众多制备微针的材料中，以硅材料制备的微针（图１－１邋Ａ，Ｂ）最早出现并得到了逡逑详细的研究。最初的硅微针的是利用ＭＥＭＳ邋（微电子机械系统）微制造技术制备，比逡逑２逡逑

示意图,皮肤,性质,示意图

逑［２６，２８］，也可以采用双光子聚合法制备；玻璃微针（图１－２Ｆ－Ｈ）多为空心结构［２９，３（）１，逡逑是采用改良后的传统玻璃微管拉制技术制得，在给药方面和组织液提取方面都有应逡逑用。逡逑＾＊＊＊＊ｌ＇，＊，％Ｗ？（逦■—＇￣Ｖ逦，邋：逦ＪＦ＊邋－邋ｒ邋Ｓｔｒａｔｕｍ邋Ｓｐｉｎｏｓｕｍ逡逑哱邋寒邋６邋ｊＰ逦、一，’二一邋１邋■＜逦｜逡逑ｒ邋Ａ＊邋＼ｒｆ邋，逡逑＾逦（邋Ｉ邋＾邋Ｍｆ邋Ｔ邋丨一…逡逑Ｈｙｐｏｄｅｒｍｉｓ逡逑图１－２皮肤性质示意图［１〗逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ｓｋｉｎ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑１．２微针经皮给药逡逑皮肤是人体的第一大器官，它的首要作用是将人体组织与外界隔离开起到保护作逡逑用。传统上我们将皮肤分为三层，即皮下组织、真皮层、表皮层，其中表皮层又可以逡逑分为五层

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按照是否具有水溶性，可以将高分子微针分为两类。第一种是高分子可溶性微针，逡逑制备材料为水溶性高分子材料如聚乙烯醇、壳聚糖、透明质酸等。逡逑制备高分子可溶性微针方法最常用的微针模板铸造法［２（），３４，３９，６９］（图１－４八）和液逡逑滴拉丝法［５４］（图１－４Ｂ）。前者是指利用具有微孔结构的模板，将针体制作液涂覆到模逡逑板上在真空状态下进行填充，然后干燥脱模制得微针的方法。液滴拉丝制备法是指将逡逑制备微针的高分子材料以及药物混合制成高浓度溶液或熔体，然后利用类似玻璃拉制逡逑法拉丝制得具有锐利尖端的微针。逡逑另外一种高分子微针是高分子固体微针，通常不含有药物且不可在皮下溶解，其逡逑在制备涂层微针时也可以作为制备基底。制备材料为非水溶性高分子材料，如聚乳酸、逡逑聚乳酸聚乙醇酸共聚物等等。微针模板铸造法也可以用于制备高分子固体微针，不同逡逑的是利用高分子熔体填充模板制得。另外，以光固化聚合物材料，如ＳＵ－８紫外光刻逡逑胶［７（）：１

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