CN113509636A - 一种具有螺旋形微通道的经皮微针 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有螺旋形微通道的经皮微针，所述微针包括微针针体及在微针针体表面开设的螺旋形微通道；具有表面螺旋形微通道的经皮微针具有足够的机械强度将有助于改善微针的皮肤刺入行为，螺纹凹槽可以减小微针与皮肤组织的接触面积，降低微针刺入的阻力，同时增加了针头的拔出力，有效防止微针脱落；微针表面的螺旋形微通道有助于提高微针的载药量及递药效率,尤其针对微纳米尺度的固体或半固体药物颗粒、微球、微囊、凝胶等一种或多种组合物；以上两点最终可大幅度改善经皮微针的质量和药物经皮传输的疗效，提高经皮递送药物的生物利用度。
Description
技术领域
本发明涉及经皮微针技术领域，尤其涉及一种具有螺旋形微通道的经皮微针。
背景技术
经皮给药是指药物经皮肤传递到真皮层或血液体循环***中，从而发挥皮肤局部或全身治疗的作用。近年来，经皮给药***因其巨大的优势而受到广泛关注：与口服给药相比，经皮给药***可以避免肝脏与胃肠道对药物的破坏作用，同时减小药物对胃肠道的刺激作用，降低了药物的副作用。此外还能调节药物释放，增强药物吸收，最终提高生物利用度；与注射给药相比，经皮给药***能实现无痛、无创或微创给药，其使用简单方便，无需专业人员操作，显著提高了患者的依从性和自我给药能力。但由于皮肤最外层角质层的存在，使药物活性成分的透皮吸收受到很大阻碍，一些低分子量（<500 Da）的治疗药物可以轻松渗透皮肤，而分子量较大的蛋白质药物（例如胰岛素）的被动运输受到明显限制，导致经皮给药存在输药剂量较小，输药效率较低及输药品种有限等缺点。为了提高经皮输药效率并扩充经皮输药的种类，研究人员从化学、物理等方面研究经皮给药技术的改进方法，如使用各种促透剂的化学法，采用离子导入、超声导入、电致孔法及喷射注射等物理方法，然而这些技术与方法对经皮药物传输效率的提升作用依然有限。
随着微电子工业制造技术的快速发展，微针作为一种新型的经皮给药技术正受到人们越来越多的关注。微针一般是指长度在几十微米到几毫米、尖端直径在几十微米以下的微型针头，它能将皮肤角质层局部破坏而不触及痛觉神经元和血管，在皮肤表层短暂形成微米级的药物传输微通道。微针可分为实心微针、空心微针、包衣微针、可溶微针、水凝胶微针，这些微针可作为载体，将小分子药物、蛋白质和多肽(胰岛素和疫苗)以及纳米药物运送到局部或全身区域发挥作用。若再结合其他微流体控制***，微针还可以实现长效可控给药。经过特殊设计后结合相应的微流体控制和分析***，微针还可以用于人体无痛微量生化采样分析。疫苗接种也是微针最具前景的应用领域之一，原因在于皮肤中存在丰富的免疫原性细胞可以提高机体的免疫反应。
尽管微针在各种应用领域的前景越来越被看好，但仍存在一些关键的问题在很大程度上阻碍了它们的商业化应用。例如微针的微小尺寸使得微针在使用过程中存在发生断裂或屈曲的可能，断裂的微针碎片进入血液循环有可能引起栓塞等不良后果；微针刺入过程中若发生屈曲，微针将无法有效刺入皮肤，达不到预期效果；微针的设计涉及强度、刚度、输药效率、疼痛感及创伤等各个方面，会受到微针形状、尺寸、微针材料、皮肤结构、皮肤性能及刺入方式等诸多因素的耦合影响，相关优化设计和分析异常困难；同时由于微针的微小尺寸以及光滑的针体表面，一般的包衣方法如浸渍法和喷射法容易使包衣液受到表面张力和重力的影响而沉积在基底，导致微针上的药物含量不均匀，而沉积在基底的药物透皮吸收有限，影响药物疗效。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种具有螺旋形微通道的经皮微针，该微针满足经皮传输药物的需求，安全、高效，具有足够的机械强度并有助于提高微针的载药量和递药效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述微针包括微针针体及在微针针体表面开设的螺旋形微通道。
优选的，所述微针针体呈圆锥体或类圆锥体状。
优选的，所述微通道呈螺旋形，平均或非平均地分布于微针针体的底部到针尖的外侧壁上。
优选的，所述微针针体的高度范围为200-1500微米，底部直径范围为200-1000微米。
优选的，所述微通道的截面呈半圆形、半椭圆形、方形或其他任意规则或不规则形状，内径范围为0.1-200微米。
优选的，所述微针针体由具备生物相容性的光敏或非光敏性聚合物材料、金属材料或无机非金属材料的一种或多种复合物组成。
优选的，所述微针的制备方法为3D打印法、微模塑法、蚀刻法、光刻法或激光切割法。
优选的，所述微针可用于人或动物经皮药物或其他物质的递送，该螺旋形微通道经皮微针还支持微流体的递送，可与微泵***结合，在单个设备中实现流体混合和经皮药物递送。
优选的，药物可经适宜的涂覆技术涂覆于微针针体a的表面或螺旋型微通道b的表面形成具有一定厚度的药物涂层；
优选的，药物可经适宜的装填技术装填于所述螺旋型微通道b内，并经水溶性材料涂层使其封装固定于针体内部。
优选的，所封装的药物可为纳米或微米尺度的晶体或非晶体的、包衣或未包衣的、固体或半固体的颗粒、微球、微囊、凝胶等的一种或多种组合物。
优选的，典型的封装药物包括蛋白多肽类药物如胰岛素（Insulin）、艾塞那肽(Exenatide)、利拉鲁肽(Liraglutide )、索马鲁肽(Semaglutide)，以及小分子药物如卡巴拉丁（Rivastigmine）、长春西汀（Vinpocetine）等。
本发明的有益效果是：具有表面螺旋形微通道的经皮微针具有足够的机械强度将有助于改善微针的皮肤刺入行为，螺纹凹槽可以减小微针与皮肤组织的接触面积，降低微针刺入的阻力，同时增加了针头的拔出力，有效防止微针脱落；微针表面的螺旋形微通道有助于提高微针的载药量及递药效率,尤其针对微纳米尺度的固体或半固体药物颗粒、微球、微囊、凝胶等一种或多种组合物；以上两点最终可大幅度改善经皮微针的质量和药物经皮传输的疗效，提高经皮递送药物的生物利用度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中微针载药时结构示意图；
图中：1-微针针体、2-微通道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明中涉及一种具有螺旋形微通道的经皮微针，包括微针针体，其特征在于：微针包括微针针体1及在微针针体1表面开设的螺旋形微通道2。
本发明中，微针针体2呈圆锥体或类圆锥体状。
本发明中，微通道2呈螺旋形，平均或非平均地分布于微针针体底部到针尖的外表面。
本发明中微针针体1高度范围为200-1500微米，底部直径为200-1000微米。
本实施方式中，微针针体1高度为400-1000微米，微针针体1底部直径为300-500微米。
本发明中，微通道2截面呈半圆形、半椭圆形、方形、其他任意规则或不规则形状，内径范围为0.1-200微米。
在本实施方式中，微通道2内径范围为10-100微米。
本发明中，微针针体1由具备生物相容性的光敏或非光敏性聚合物材料、金属材料或无机非金属材料的一种或多种复合物组成。
本发明中，具有螺旋形微通道的微针，其制备方法为3D打印法、微模塑法、蚀刻法、光刻法或激光切割法。
在本实施方式中，微模塑法制备微针主要有以下几个步骤：（1）制备或购买主微针模板（2）制备微针母模（一般使用PDMS母模）（3）将聚合物溶液注入母模（4）离心或真空除去气泡（5）干燥固化（6）将微针从母模里剥离。
在本实施方式中，使用Clear V4树脂，采用3D打印方法中的立体光刻成型技术完成，但不限于此；该技术是指在计算机的控制下，根据设计好的3D模型，进行分层增材制造。通过控制特定波长和强度的激光束照射液态光敏树脂特定位置使其固化，在完成X-Y平面上的固化成形后，通过垂直移动构建平台的高度，继续固化下一个平面，不断累积成型，直至得到一个三维实体。在打印完成后，从打印机构建平台上将打印完成的最终产品进行剥离，并用异丙醇溶液洗涤，除去表面未固化的树脂；清洗完成后，使用紫外固化箱对清洗后的微针进行二次固化，固化时间15min，固化温度40℃，使其进行充分固化。
本发明中，所述具有螺旋形微通道的微针可用于人或动物经皮药物或其他物质的递送；该螺旋形微通道经皮微针还支持微流体的递送，可与微泵***结合，在单个设备中实现流体混合和经皮药物递送。
本发明中，药物经涂覆技术涂覆于微针针体的表面或微通道2的表面形成具有一定厚度的药物涂层。
本发明中，药物经装填技术装填于微通道2内，并经水溶性材料涂层使其封装固定于针体内部。
本发明中，封装的药物可为纳米或微米尺度的晶体或非晶体的、包衣或未包衣的、固体或半固体的颗粒、微球、微囊、凝胶等的一种或多种组合物。
在本实施方式中，使用浸渍法在制备的微针上涂覆含药基质溶液，但不限于此；在溶液均匀涂覆到微针上后，置于室温下，干燥24h，完全蒸发水分而形成均匀的含药涂膜；干燥后的产品低温密闭保存备用。
以上所述的实施例只是本发明的一种具有螺旋形微通道的经皮微针较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微针包括微针针体及在微针针体表面开设的螺旋形微通道。
2.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微针针体呈圆锥体或类圆锥体状。
3.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微通道呈螺旋形，平均或非平均地分布于微针针体的底部到针尖的外侧壁上。
4.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微针针体的高度范围为200-1500微米，底部直径范围为200-1000微米。
5.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微通道的截面呈半圆形、半椭圆形、方形或其他任意规则或不规则形状，内径范围为0.1-200微米。
6.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微针针体由具备生物相容性的光敏或非光敏性聚合物材料、金属材料或无机非金属材料的一种或多种复合物组成。
7.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述微针可适用于人或动物的经皮药物或其他物质的递送。
8.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：药物经涂覆技术涂覆于微针针体的表面或微通道的表面形成具有一定厚度的药物涂层。
9.根据权利要求1所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：药物经装填技术装填于所述微通道内，并经水溶性材料涂层使其封装固定于针体内部。
10.根据权利要求9所述的一种具有螺旋形微通道的经皮微针，其特征在于：所述封装的药物可为纳米或微米尺度的晶体或非晶体的、包衣或未包衣的、固体或半固体的颗粒、微球、微囊、凝胶等的一种或多种组合物。
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