一种可溶性中空微针及其制备方法
阅读：1017发布：2020-08-26
专利汇可以提供一种可溶性中空微针及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种可溶性中空微针及其制备方法，其步骤是：1）配制8‑20%（w/v）的透明质酸钠盐溶液（高浓度），用于制备微针的针头；配制5‑15%（w/v）的透明质酸钠盐溶液（低浓度），用于制备微针的基底贴片；2）取上述高浓度透明质酸钠溶液到微针模具中通过3次 水 平离心，使透明质酸充分进入微针模具中，形成针头；3）去除模具表面多余的透明质酸钠，模具 负压 干燥后形成中空结构的微针阵列；4）在模具表面加入上述的低浓度透明质酸钠溶液，水平离心2次，干燥后脱模。本发明通过两步法制备可溶性中空结构微针，方法简单可靠，不需特殊设备和操作工艺。本发明制备的中空微针可以有效的将粉末状物质投递到 皮肤 内。，下面是一种可溶性中空微针及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种可溶性中空微针，其特征在于，它由以下方法制备而成：
1）配制透明质酸钠盐溶液：配制15%质量浓度的高浓度透明质酸钠溶液，用于制备微针的针头；配制10%质量浓度的低浓度透明质酸钠盐溶液，用于制备微针的基底贴片；
2）取上述高浓度透明质酸钠溶液到微针模具中，4℃ 1500rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃ 2200rpm水平离心10min，反复两次；将模具取出旋转180度放置，4℃ 3000rpm水平离心15min，反复两次；通过上述操作，使透明质酸钠溶液进入微针模具中，形成针头；
3）去除模具表面多余的透明质酸钠溶液，收集备用；模具干燥后形成中空结构的微针阵列，所述的微针高度为50-1000μm，底面直径与高之比为1:2；
4）在模具表面加入上述的低浓度透明质钠盐酸钠溶液，4℃ 3000rpm水平离心10min；
将模具取出旋转180度放置，4℃ 3000rpm继续水平离心10min；再将模具取出，干燥后脱模。
2.根据权利要求1所述的可溶性中空微针，其特征在于：所述的微针的高度为200μm。
3.根据权利要求1所述的可溶性中空微针，其特征在于：所述的微针为圆锥形。
4.根据权利要求1所述的可溶性中空微针，其特征在于：在所述的中空微针中装填粉状药剂。
一种可溶性中空微针及其制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 开发无疼给药微针技术是近年来的热点，微针的基质材料主要有金属、硅以及高分子聚合物等。其中硅微针与人体的生物相容性差、价格昂贵、质地较脆、工艺复杂；金属材料机械强度好，但生物相容性一般。此外，硅微针和金属微针在刺入皮肤及从皮肤上剥离时有发生断裂的可能。聚合物材料机械强度好，制备工艺简单，且可在体内可降解，因而高分子聚合材料是目前常用的制备微针的材料。
[0003] 微针可分为实心微针与空心微针两大类，实心微针除了用不溶性材料制备外，还可用可溶性聚合物制备；而空心微针一般是用不溶性材料所制备，尖端有开口，如玻璃空心微针，用于液体的注射，但这种微针装载液体时容易漏出；或者用可溶性材料包裹其它不相溶颗粒，形成所谓的“中空”微针。
[0004] 微针按给药方式不同又可归类为对组织预处理微针，药物涂层微针，溶解微针微针注射等方式。
[0005] 1.组织预处理微针，微针与空心微针都可以用来作为皮肤的预处理，微针插入和移除后在皮肤表面形成微米级的的孔隙，孔隙可以便于药物制剂通过，从而在皮肤的局部作用或经过皮肤的毛细血管吸收而起到全身作用。微针预处理皮肤后，药物可以施加到皮肤表面的孔上，如使用传统的经皮给药中最常用的载药的贴片，或使用其他通常用于皮肤治疗的半固体外用制剂，如软膏，乳膏，凝胶或乳液等。涂层微针通常是通过在微针表面上涂布水溶性的药物来制备。
[0006] 2.药物涂层微针，微针表面包被药物后，插入到皮肤后，药物涂层从微针上溶解脱落，并进入皮肤，从而发挥药效，使用后移除该微针即可。已有很多不溶性实体微针涂层微针投递药物的报道，微针表面已被用各种方式处理涂覆药物，其中大部分都涉及在微针上浸渍或喷涂水溶性的药物，在配制涂层过程中往往会增加其黏度，以使微针在干燥过程中留住更多的药物；在某些情况下还会加入稳定剂，以保护药物在干燥和贮存过程中免受损害。
[0007] 3.溶解微针，可生物降解的聚合物制备的微针，可将药物封装在微针阵列内部。以这种方式制得的微针还具有一定的缓释效果，溶解微针可在皮肤内完全溶解或降解，从而释放微针内部包封的负载药物，且不会留下尖锐废弃物。
[0008] 4.微针注射，空心微针以输送各种液体制剂为主。使用中空的空心微针输送液体制剂进入皮肤一般分为两种方式：一种是使用单一中空微针，它类似于传统的皮下注射针头，其最大的优势是无痛，病人顺应性较好；另一种是使用一组空心微针阵列，这一类型的中空微针可使液体制剂一次性到达范围广，从而使药效迅速发挥。
[0009] 尽管微针技术在近十年来蓬勃发展，但有几个问题制约着微针的临床应用。第一是荷载量少，很多应用中达不到免疫或治疗的效果；第二是药物在微针中的保存期短，使其难以在临床上推广。此外，有的聚合物高分子材料需要高温处理，或者需要紫外线照射促进高分子交联，这对一些活性生物大分子有一定的灭活作用。
[0010] 本发明制备的微针与其它微针的不同点在于：本发明是直接采用可溶性材料制备的中空结构的微针，本发明制备的中空微针是封闭式的，可以有效地投递粉末状物质。目前公布的中空微针均是不溶性材料制备的，而且不是封闭的中空结构。本发明所制备的微针使荷载量得到提高，物质以干粉的性质投递到皮肤内，可以最大限度的保存物质的生理活性，不但可以装载药物，还可以装载弱毒苗或减毒苗，以及活性蛋白等成分，并大大的延长了保存期，该新型微针使很多疫苗和药物的经皮投递在临床应用上成为可能。
发明内容
[0011] 本发明的目的是在于提供一种可溶性中空微针，微针的中空结构可以有效地装载粉末状药剂，保存期长，荷载量大，药剂以干粉的形式投递到皮肤内，可以最大限度的保存生理活性。
[0012] 本发明的另一个目的是在于提供了一种可溶性中空微针的制备方法，方法简单可靠，不需特殊设备和操作工艺，适用于推广使用。
[0013] 为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：
[0014] 一种可溶性中空微针，其特征在于，它由以下方法制备而成，其步骤是：
[0015] 1、配制透明质酸钠盐溶液：配制8-20％(w/v)的透明质酸钠盐溶液(高浓度)，用于制备微针的针头；配制5-15％(w/v)的透明质酸钠盐溶液(低浓度)，用于制备微针的基底贴片；
[0016] 2、取上述高浓度透明质酸钠盐溶液到微针模具中，4℃1500rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃2200rpm水平离心10min，反复两次；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm水平离心15min，反复两次；通过上述操作，使透明质酸钠溶液充分进入微针模具中，形成针头；
[0017] 3、去除模具表面多余的透明质酸钠盐溶液，收集备用；模具干燥后形成中空结构的微针阵列，所述的微针高度为50-1000μm，底面直径与高之比为1:2；
[0018] 4、在模具表面加入上述的低浓度透明质酸钠盐溶液，4℃3000rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm继续水平离心10min；再将模具取出，干燥后脱模，即为带中空结构的微针贴片。
[0019] 作为优选，微针的高度为200μm。
[0020] 作为优选，微针的形状为圆锥形。
[0021] 作为优选，高浓度的透明质酸钠盐溶液的浓度为15％。
[0022] 作为优选，低浓度的透明质酸钠盐溶液的浓度为10％。
[0023] 一种装填有粉状药剂的可溶性微针，由下述方法制备而成，其步骤是：
[0024] 1、配制透明质酸钠盐溶液：配制8-20％(w/v)的透明质酸钠盐溶液(高浓度)，用于制备微针的针头；配制5-15％(w/v)的透明质酸钠盐溶液(低浓度)，用于制备微针的基底贴片；
[0025] 2、取上述高浓度透明质酸钠盐溶液到微针模具中，4℃1500rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃2200rpm水平离心10min，反复两次；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm水平离心15min，反复两次；通过上述操作，使透明质酸钠充分进入微针模具中，形成针头；
[0026] 3、去除模具表面多余的透明质酸钠盐溶液，收集备用；模具干燥后形成中空结构的微针阵列，所述的微针高度为50-1000μm，底面直径与高之比为1:2；
[0027] 4、将粉末状药剂倒入制备好的中空微针中，4℃3000rpm水平离心10min，将模具取出旋转180度放置，继续离心10min，如此反复离心3次，使粉末进入微针中空部分，并去除模具表面多余的干粉；
[0028] 5、在模具表面加入上述的低浓度透明质酸钠盐溶液，4℃3000rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm继续水平离心10min；再将模具取出，干燥后脱模，即为装填有粉状药剂的微针贴片。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
[0030] 1、本发明是直接采用可溶性材料制备的中空结构的微针，目前报道的中空微针一般都是不溶性材料制备；
[0031] 2、本发明制备的中空微针是封闭式的，可以有效地投递粉末状物质，并且投递剂量稳定，目前公布的中空微针均是尖端有开口的，用于液体制剂的输送，尖端容易泄露液体，投递剂量难以稳定；
[0032] 3、本发明制备的微针可以最大限度的保存物质的生理活性，不但可以装载药物，还可以装载弱毒苗或减毒苗，以及活性蛋白等成分，并大大的延长了保存期增加了荷载量，目前使用的微针多是将药物或生物分子与微针材料混匀后一次成型，导致荷载量少，且对一些活性分子有抑制作用，保存期较短。此外，本发明制备的微针不需要特殊设备，制备方法简单，不同于一些微针需要高温，紫外照射等条件，适用于推广使用。附图说明
[0033] 图1：微针贴片和中空微针结构。左图为制备好的中空结构微针列阵，右图为单针形态，从图中可以直观的看到微针底部的中空结构。
[0034] 图2：微针的石蜡切片显微图。
[0036] 图4：共聚焦显微镜从底部观察空针和装载有SRB的微针。A为未装填物质的中空微针底部观图，B为装填有SRB粉末的微针底部观图；C为未装填物质的中空微针底部3D扫描合成图，D为装填有SRB粉末的微针底部3D扫描合成图。
[0037] 图5：中空结构微针穿刺小鼠皮肤的效果检测，皮肤上留下肉眼可见排列整齐的针孔，证明了中空微针有足够的尖锐度和硬度，在长时间保存后仍能很好的刺入皮肤。
[0039] 图7：共聚焦显微镜观察中空结构微针经皮投递SRB的效果。
具体实施方式
[0040] 实施例1
[0041] 可溶性中空微针，由下述方法制备而成，其步骤是：
[0042] 1、配制透明质酸钠盐溶液：准确称量80-200mg的透明质酸钠盐到1.5mL离心管内，加入1mL dH2O，置于旋转混合仪上颠倒混匀3-7天，使透明质酸钠混合均匀，作为高浓度透明质酸钠溶液备用；同时准确称量50-150mg的透明质酸钠到1.5mL离心管内，加入1mL dH2O，按上述方法混匀，作为低浓度透明质酸钠溶液备用；
[0043] 2、取上述高浓度透明质酸钠溶液50uL到微针聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具中，所述的模具规格为1cm×1.3cm，微针高度为50-1000μm，4℃1500rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃2200rpm水平离心10min，反复两次；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm水平离心15min，反复两次；通过上述操作，使透明质酸充分进入微针模具中，形成针头；
[0045] 4、在模具表面加入30uL上述的低浓度透明质酸钠溶液，4℃3000rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm继续水平离心10min；再将模具取出，置于干燥器中常温干燥3h；用镊子将干燥好的微针取出，即可见到制备好的带中空结构的微针贴片(图1左)，显微镜下观察单针微针，可见微针底部有明显的中空结构(图1右)。
[0046] 微针形状有多种，如三棱针、四棱针等，在本实施例中，优选圆锥形微针；微针高度为50-1000μm，底面直径与高之比为1:2，高度优选200μm。
[0047] 实施例2
[0048] 装填有粉状药剂的可溶性中空微针，由下述方法制备而成，其步骤是：
[0049] 1、按照实施例1中步骤1-3所述方法制备中空结构的微针阵列；
[0050] 2、将1-2mg粉末状药剂倒入制备好的中空微针中，4℃3000rpm水平离心10min，将模具取出旋转180度放置，继续离心10min，如此反复离心3次，使粉末状药剂进入微针中空部分，用棉拭子擦去表面多余粉末；
[0051] 3、在模具表面加入30μL 5-15％(w/v)的透明质酸钠溶液，4℃3000rpm水平离心10min；将模具取出旋转180度放置，4℃3000rpm继续水平离心10min；再将模具取出，置于干燥器中常温干燥3h；用镊子将干燥好的微针取出，即为装填有粉状药剂的微针贴片。
[0052] 本发明所述的粉状物质涵盖疫苗、药物、保健和美容等多个方面。药剂可以是疫苗冻干粉，比如卡介苗冻干粉、伤寒杆菌苗、大肠杆菌，疟疾裂殖子等；还可以是治疗用中药或西药粉剂，比如抗生素，烧伤物等；还可以是粉状的酶(辅酶)或激素，比如胰岛素、生长激素、维生素、褪黑激素、果胶酶、糖化酶等；还可以是粉末状核酸，比如质粒，DNA、RNA、基因组等；还可以是蛋白质或糖类，比如胶原蛋白、白蛋白、球蛋白、重组蛋白、葡萄糖、果糖等。
[0053] 实施例3
[0054] 微针结构的检测，检测方法及结果如下：
[0055] 1、切片观察微针中空结构
[0056] 称取5μg磺酰罗丹明B(SRB)，加入到1mL dH2O中，按实施例1步骤1所述方法配制SRB染色的透明质酸钠溶液，再按实施例1所述方法制备SRB染色的中空微针贴片；将SRB染色的微针贴片垂直放入液体石蜡中，并快速冷却，再固定于切片机上切片，每20μm切一张，并随时于显微镜下观察微针结构。
[0057] 如图2所示，微针被切开后，可以清楚的看到其中的中空结构。
[0058] 2、共聚焦显微镜下观察中空和装填有粉末的微针
[0059] 称取2μg异硫氰酸荧光素(FITC)，加入到1mL dH2O，按实施例1步骤1所述方法配制FITC染色的高浓度透明质酸钠溶液，再按实施例1所述方法制备中空的微针阵列；在中空的微针表面中加入SRB粉末2mg，如实施例2所述方法制备装填有SRB粉末的FITC染色的微针。
[0060] 在共聚焦显微镜下观察，可见绿色荧光的微针外壳(图3A)，红色荧光的SRB粉末装填在中空结构中(图3B)，荧光叠加后更加清晰地分辨出中空结构被绿色外壳包裹(图3C)，上述实验进一步证明了制备的微针具有中空结构，这一中空结构可以用于粉末状物质的装填。
[0061] 3、微针底部观察
[0062] 按实施例1所述方法制备未装填粉末的中空微针贴片，并按实施例2所述方法制备装填了SRB粉末的微针贴片；将两种微针贴片置于共聚焦显微镜下比较，未装填粉末的微针可以看到底部为圆形的微针中间有明显中空部分(图4A)，3D扫描合成图也可显示边缘清晰的底部圆形，中间空洞结构(图4C)；装填了SRB粉末的微针从底部观察可以看到明显的底部圆形，中间有红色荧光物质(图4B)，3D扫描合成图发现红色荧光物质增多(图4D)右下，说明SRB粉末被有效的装填进中空结构内部。
[0063] 实施例4
[0064] 微针透皮测试：
[0065] 1、按实施例1所述方法制备好微针贴片，保存在干燥、避光环境90天；将小鼠麻醉，背部去毛后，取出保存90天的中空微针贴片，快速压入退毛皮肤处，微针刺入皮肤后牢固的附着在皮肤表面(图5上)，10min后取下贴片，皮肤上留下肉眼可见排列整齐的针孔(图5下)，证明了中空微针有足够的尖锐度和硬度，在长时间保存后仍能很好的刺入皮肤。
[0066] 2、用上述方法处理小鼠皮肤后，过30min处死小鼠，剥离微针穿刺处皮肤，投入到4％多聚甲醛中固定；一周后取出固定好的皮肤组织进行石蜡包埋切片，并用HE(苏木精-伊红)染色，显微镜下观察微针刺入部位，可见皮肤上有明显的针孔，穿过皮肤角质层，到达表皮层与真皮层交界处(图6)，黑色箭头标示位置即微针刺入皮肤所留下的针孔。
[0067] 实施例5
[0068] 微针投递药物的效果验证，其步骤是：
[0069] 制备装填有SRB粉末的微针，将所述的微针贴片压入到带有GFP(绿色荧光蛋白)的转基因小鼠皮肤中，1小时后将小鼠置于共聚焦显微镜下观察刺入部位，单针刺入部位可见到SRB已投递到皮内(红色)，带有绿色荧光的APC(抗原递呈细胞)围绕在针孔周围，说明该微针可以很好的将所携带的粉末状物质投递到皮内，并被免疫细胞所识别(图7)。
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