CN110025567A

CN110025567A - 一种自溶性透明质酸微针的制备方法

Info

Publication number: CN110025567A
Application number: CN201910423909.0A
Authority: CN
Inventors: 杨明利; 徐群为; 李泽; 龚瑞; 匡义成
Original assignee: Kangda College Of Nanjing Medical University
Current assignee: Kangda College Of Nanjing Medical University
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-07-19

Abstract

本发明公开了一种自溶性透明质酸微针的制备方法，包括如下步骤：(1)取透明质酸，加入纯化水，水浴溶胀，室温静置除去气泡，得到透明质酸澄清溶液，备用；(2)清洗PDMS微针模具，风干，备用；(3)取步骤(1)透明质酸澄清溶液，自然流延到PDMS微针模具上，前后振摇确保涂铺均匀；(4)将涂满透明质酸澄清溶液的PDMS微针模具置于真空干燥内，反复抽真空、保压和放气的操作之后，放入干燥剂，常温干燥24h至微针脱模，得到自溶性透明质酸微针。本发明方法制备的微针具有足够的机械强度，可以刺破皮肤表皮层，形成微米级通道，从而增大透明质酸的经皮透过率；并且微针透过皮肤的表皮层可以自溶。

Description

一种自溶性透明质酸微针的制备方法

技术领域

本发明涉及生物微针制备技术领域，具体是一种自溶性透明质酸微针的制备方法。

背景技术

透明质酸(Hyaluronic acid)是一种由D-N-乙酰氨基葡萄糖和D-葡萄糖醛酸为结构单元的高分子粘多糖，商品透明质酸一般为其钠盐，即透明质酸钠(SodiumHyaluronate)，简称HA。透明质酸是生物内源性物质，显示出多种生理功能，尤为重要的是，透明质酸具有特殊的保水作用，被称为理想的天然保湿因子，在医学、生物材料及美容行业得到广泛应用。

透明质酸应用于美容行业主要通过两种途径，一种是添加到各种美容护肤产品中，直接涂抹，另一种是借助于各种注射器皮下注射，前者由于皮肤角质层障碍，导致透明质酸透过率、吸收率低，后者由于要用到专用注射器，且要到专门的美容机构，使用很不方便，且价格昂贵。

微针作为经皮给药新途径，由于其长度一般在100～2000μm之间，几乎较少触及神经丰富的真皮层，大大减轻了使用过程中的疼痛。近年来研究多集中在疫苗接种、蛋白质和多肽给药、DNA给药、皮肤美容、眼科用药、局部麻醉、微量取样等领域；前期微针是由硅、金属或其他材料通过微电子制造技术或微铸模技术制成的，其中硅及金属硬质微针存在断裂的几率，断裂后的针尖残留在表皮内，造成皮肤过敏，严重者甚至毁容。

基于这些微针的缺点，越来越多的人研究开发出绿色环保、细胞相溶性高，可自溶降解的生物微针；王清清等以卡波普为基质制备的微针能成功穿透离体大鼠皮肤，并在皮肤内快速溶解；Migalsk等用MA(马来酸酐)和PMVE(乙烯基甲醚)制备的可溶性微针阵列，用其对胰岛素的传输性能进行评价，表明微针是糖尿病临床治疗十分有潜力的剂型。但是，许多生物性微针在制作过程中会添加有机溶剂，后期使用中可能会对皮肤有一定的刺激作用，同时，有些制备条件对药物本身的活性也会有影响。

因此，开发一种机械性能好、可生物降解，且为人体内源性物质的微针技术非常必要，透明质酸微针就是其中一种。以透明质酸为基质制备微针，当其刺入人体皮肤后透明质酸在体液作用下溶解滞留于皮肤内，不仅可以将药物传递到皮肤内层，还不会引起炎性反应，同时起到美容护肤的作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种自溶性透明质酸微针的制备方法方法，并对其性能进行测试。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自溶性透明质酸微针的制备方法，包括如下步骤：

(1)取一定量的透明质酸，加入适量的纯化水，25～35℃水浴溶胀25～35min，在室温条件下静置除去溶液内的气泡，得到均一的透明质酸澄清溶液，备用；

(2)清洗PDMS微针模具，风干，备用；

(3)取步骤(1)透明质酸澄清溶液，自然流延到PDMS微针模具上，前后振摇，确保涂铺均匀；

(4)将涂满透明质酸澄清溶液的PDMS微针模具置于真空干燥箱内，反复抽真空、保压和放气的操作之后，放入干燥剂，常温干燥24h至微针脱模，得到自溶性透明质酸微针。

对上述基础技术方案进行优选，所述透明质酸的分子量为1～10KDa。

对上述基础技术方案进行优选，所述透明质酸与所述纯化水的质量体积比(g/mL)为(1～3)∶100。

对上述基础技术方案进行优选，其特征在于，所述步骤(3)透明质酸澄清溶液的用量为0.09～0.15ml/cm²。

对上述基础技术方案进行优选，所述步骤(4)真空干燥的条件：30℃，抽真空至0.06MPa，保压2～3min，缓缓放气，反复上述条件下的抽真空、保压和放气操作3次。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：

(1)选用分子量1～10KDa的纯透明质酸，原因在于如果透明质酸分子量大，则溶液流动性差，难于涂铺，且不易被吸收，如果透明质酸分子量小于1KDa，则成针机械性能差，且价格昂贵。

(2)选用PDMS微针模具，容易脱模，使用方便，且可反复利用。

(3)经铝箔纸穿刺试验、模拟人体皮肤试验和离体大鼠皮肤穿刺试验结果证明本发明方法制备的微针具有足够的机械强度，可以刺破皮肤表皮层，形成微米级通道，从而增大透明质酸的经皮透过率；采用不同浓度乙醇测试微针的自溶性能，结果表明本发明制备的透明质酸微针透过皮肤表皮层可以自溶。

附图说明

图1实施例制备的透明质酸微针铝箔纸穿刺试验图示；

图2实施例制备的透明质酸微针刺破Parafilm封口膜的正面和反面图示；

图3实施例制备的透明质酸微针针刺破离体大鼠皮肤显微镜下图示；

图4实施例制备的透明质酸微针自溶性试验图示；

图5 PDMS微针模具Ⅰ的外观示意图；

图6 PDMS微针模具Ⅰ的基部示意图；

图7 PDMS微针模具Ⅰ的纵切图；

图8 PDMS微针模具Ⅰ制备的微针光学显微形态图；

图9 PDMS微针模具Ⅰ制备的微针荧光显微形态图；

图10 PDMS微针模具Ⅱ的外观示意图；

图11 PDMS微针模具Ⅱ的基部示意图；

图12 PDMS微针模具Ⅱ的纵切图；

图13 PDMS微针模具Ⅱ制备的微针光学显微形态图；

图14 PDMS微针模具Ⅱ制备的微针荧光显微形态图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例做详细说明。

实施例1

一种自溶性透明质酸微针的制备方法，包括如下步骤：

(1)取适量5KDa分子量的纯透明质酸，按质量体积比(g/mL)1∶50加入纯化水，30℃水浴溶胀30min，在室温条件下静置除去溶液内的气泡，得到均一的透明质酸澄清溶液，备用；

(2)清洗PDMS(聚二甲基硅氧烷Polydimethylsiloxane)微针模具，风干，备用；

(3)取步骤(1)透明质酸澄清溶液，自然流延到PDMS微针模具上，前后振摇，确保涂铺均匀；上述透明质酸澄清溶液的用量为0.12ml/cm²；

(4)将涂满透明质酸澄清溶液的PDMS微针模具置于30℃真空干燥箱内，抽真空至0.06MPa，保压2.5min，缓缓放气，再反复上述条件下的抽真空、保压和放气操作3次之后，再放入干燥剂，常温干燥24h至微针脱模，得到自溶性透明质酸微针。

实施例2

一种自溶性透明质酸微针的制备方法，包括如下步骤：

(1)取适量10KDa分子量的纯透明质酸，按质量体积比(g/mL)3∶100加入纯化水，35℃水浴溶胀35min，在室温条件下静置除去溶液内的气泡，得到均一的透明质酸澄清溶液，备用；

(3)取步骤(1)透明质酸澄清溶液，自然流延到PDMS微针模具上，前后振摇，确保涂铺均匀；上述透明质酸澄清溶液的用量为0.15ml/cm²；

(4)将涂满透明质酸澄清溶液的PDMS微针模具置于30℃真空干燥箱内，抽真空至0.06MPa，保压3min，缓缓放气，再反复上述条件下的抽真空、保压和放气操作3次之后，再放入干燥剂，常温干燥24h至微针脱模，得到自溶性透明质酸微针。

实施例3

一种自溶性透明质酸微针的制备方法，包括如下步骤：

(1)取适量1KDa分子量的纯透明质酸，按质量体积比(g/mL)1∶100加入纯化水，25℃水浴溶胀25min，在室温条件下静置除去溶液内的气泡，得到均一的透明质酸澄清溶液，备用；

(3)取步骤(1)透明质酸澄清溶液，自然流延到PDMS微针模具上，前后振摇，确保涂铺均匀；上述透明质酸澄清溶液的用量为0.09ml/cm²；

(4)将涂满透明质酸澄清溶液的PDMS微针模具置于30℃真空干燥箱内，抽真空至0.06MPa，保压2min，缓缓放气，再反复上述条件下的抽真空、保压和放气操作3次之后，再放入干燥剂，常温干燥24h至微针脱模，得到自溶性透明质酸微针。

性能测试

通过铝箔纸穿刺、Parafilm封口膜模拟人体皮肤以及离体大鼠皮肤试验测试本发明方法制备的透明质酸微针的机械性能；通过不同浓度乙醇水溶液模拟人体皮肤表皮层不同层面含水量测试其自溶性能。

1.铝箔纸穿刺试验

铝箔穿刺时，拇指以5N的力按压微针直接穿刺一层铝箔(厚度：10μm)，若顺利通过，则对折铝箔再次穿刺，以此类推。结果表明本发明制备的微针可以穿刺9层铝箔，如图1所示。

2.模拟人体皮肤试验

考虑到皮肤有弹性，采用多层Parafilm封口膜叠加来模拟不同厚度的皮肤，将本发明制备的微针垂直按在封口膜上2min之后拔出，用显微镜观察封口膜上留下的孔，统计微针穿过封口膜后留下针孔数目，评价微针机械性能，结果如图2所示。

3.离体大鼠皮肤穿刺试验

拇指以5N的力按压微针穿刺健康无损伤大鼠离体皮肤，停留在皮肤内3min，取出微针，立即用亚甲基蓝溶液染色，1min后用异丙醇试剂洗去亚甲基蓝溶液，被微针穿刺的皮肤被染成蓝色，完整皮肤表面的蓝色则被洗去，离体皮肤染色图如图3所示。

上述试验表明本发明方法制备的自溶性微针具有足够的机械强度，可以刺破皮肤表皮层，形成微米级通道，从而增大透明质酸的经皮透过率。

4.采用不同浓度乙醇测试微针的自溶性能

由于皮肤不同深度的含水量不同，为了研究本发明方法制备的自溶性微针在皮肤不同位置的溶解能力，我们配制了质量分数别为80wt％、60wt％、40wt％、20wt％的乙醇水溶液来模拟皮肤组织液，即溶液中水的含量分别为20wt％、40wt％、60wt％、80wt％，将制备好的透明质酸自溶性微针置于96孔板，分别加200μL含水量为20wt％、40wt％、60wt％、80wt％的乙醇溶液中；用光学显微镜(1*40倍)观察并记录微针溶解的过程，记录微针完全溶解的时间。结果如图4所示。

由上述实验结果可以看出，透明质酸微针在100％乙醇中不溶，在纯水中溶解很快，在40％乙醇(即含水量60％)的溶液中77s即能溶解，因为皮肤不同深度的含水量从20％到70％变化，例如角质层含水量在20％-30wt％，且由外向内呈梯度增加，更深的皮肤颗粒层含水量高达70％。由此验证本发明方法所制备的透明质酸微针透过皮肤表皮层可以自溶。

应用例

选用不同规格的PDMS微针模具Ⅰ和Ⅱ(针间距均为1mm)，按照本发明的方法制备透明质酸微针，并且在光学显微镜及荧光显微镜下观察测量其尺寸；PDMS微针微针模具Ⅰ和Ⅱ参数如下表1所示。

表1不同规格的PDMS微针模具Ⅰ和Ⅱ参数

序号	微针形状	微针长度(μm)	微针基部(μm)
				Ⅰ	圆锥、尖头	450	250
Ⅱ	棱锥、平头	200	120

经荧光显微镜测量Ⅰ模具制备的微针长度为448μm、446μm、445μm，微针基部尺寸248μm、236μm、239μm，与表1的Ⅰ模具参数基本一致，说明本发明提供的微针制备工艺可行。

经荧光显微镜测量Ⅱ模具制备的微针长度为215μm、205μm、218μm，微针基部尺寸116μm、120μm、115μm，与表1的Ⅱ模具参数基本一致，说明本发明提供的微针制备工艺可行。

综上所述，本发明运用纯透明质酸，采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具，在真空负压下可以完成透明质酸微针的制备，并且制备出的微针具有一定的机械性能，可自溶；因此，本发明为透明质酸在美容行业的应用开辟了新途径，并且为临床上一些口服生物利用度低，肝脏首过效应明显，注射给药患者顺应性差等临床使用受限的药物，开辟了经皮给药新途径。

上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种自溶性透明质酸微针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)清洗PDMS微针模具，风干，备用；

2.根据权利要求1所述的一种自溶性透明质酸微针的制备方法，其特征在于，所述透明质酸的分子量为1～10KDa。

3.根据权利要求2所述的一种自溶性透明质酸微针的制备方法，其特征在于，所述透明质酸与所述纯化水的质量体积比(g/mL)为(1～3)∶100。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种自溶性透明质酸微针的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)透明质酸澄清溶液的用量为0.09～0.15ml/cm²。

5.根据权利要求4所述的一种自溶性透明质酸微针的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)真空干燥的条件：30℃，抽真空至0.06MPa，保压2～3min，缓缓放气，反复上述条件下的抽真空、保压和放气操作3次。