RU2787449C1 - Способ получения микрополостей для изготовления микроигл - Google Patents
Способ получения микрополостей для изготовления микроигл Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787449C1 RU2787449C1 RU2021139061A RU2021139061A RU2787449C1 RU 2787449 C1 RU2787449 C1 RU 2787449C1 RU 2021139061 A RU2021139061 A RU 2021139061A RU 2021139061 A RU2021139061 A RU 2021139061A RU 2787449 C1 RU2787449 C1 RU 2787449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcavities
- stage
- microcavity
- laser
- conical
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 9
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 abstract description 2
- 230000037317 transdermal delivery Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к медицине и косметологии и предназначено для получения конических сквозных микрополостей, используемых для изготовления микроигл, применяемых для трансдермальной доставки косметических средств и лекарственных препаратов. Способ получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл, заключающийся в воздействии лазерным излучением на заготовку из полимерного материала. Формирование микрополостей осуществляют в два этапа, на первом этапе в заготовке из полимерного материала, выполненной в виде пластины, формируют объемную коническую микрополость заданных размеров в направлении от верхней поверхности пластины к нижней, а на втором этапе формируют сквозной канал от вершины сформированной объемной конусообразной микрополости заданных размеров до нижней поверхности пластины. При этом на этапе формирования объемной конусообразной микрополости заданных размеров используют СО2-лазер, а на этапе формирования сквозного канала используют УФ-лазер. Изобретение обеспечивает повышение производительности, расширение функциональных возможностей при формировании микрополостей. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к медицине и косметологии и предназначено для получения конических сквозных микрополостей, используемых для изготовления микроигл, применяемых для трансдермальной доставки косметических средств и лекарственных препаратов.
Известен способ изготовления микроигл, основанный на предварительном формовании несквозных микрополостей в формах (WO 2019/231360, US 6334856 В1).
Однако такой способ имеет ряд недостатков, например, необходимость заполнения формы при центрифугировании либо в вакуумной камере, что не позволяет масштабировать процесс получения микроигл, а также негативно влияет на качество получаемого продукта, так как может наблюдаться неполное заполнение микрополостей формы раствором для изготовления микроигл.
Известен способ изготовления микроигл, основанный на предварительном формовании сквозных микрополостей, которые при изготовлении микроигл заполняются раствором для их изготовления (CN 105643839 A).
Известен также способ (Chen et al. A novel scalable fabrication process for the production of dissolving microneedle arrays, Drug Delivery and Translational Research, 2019) который заключается в том, что вначале выпиливают металлический массив микроигл желаемой геометрии, например, из латуни. Затем с этого массива отливают форму из полидиметилсилоксана, при этом, для получения сквозных микрополостей раствор полимера заливают не на всю высоту микроигл. Другим вариантом получения формы со сквозными микрополостями является отлив формы из полидиметилсилоксана на всю длину микроигл, так чтобы получить обычную неполую форму, с последующим получением сквозных микрополостей за счет использования лазера.
Указанные способы являются трудоемкими и не позволяют масштабировать процесс изготовления форм со сквозными микрополостями для изготовления микроигл.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является техническое решение [US 20200238066 А1, 30.07.2020], которое включает в себя использование лазерной обработки для получения форм с несквозными микрополостями конической формы для изготовления микроигл. Лазерная обработка в данном техническом решении осуществляется с использованием СО2-лазера и позволяет получать конические острые несквозные микрополости, например, в центре акриловой пластины. Мощность лазера может находится в диапазоне от 30 В до 140 В, например, 60 В. Формирование каждой микрополости происходит за счет множественной перекрестной лазерной обработки в каждой точке: за счет того, что в центре креста луч лазера проходит несколько раз, в нем образуется глубокая острая коническая микрополость с расходящимися от нее лучами - будущими основаниями микроиглы. При этом глубина отверстия пропорциональна количеству проходов луча лазера через центр креста и, следовательно, количеству ножек-оснований будущей микроиглы. Угол при вершине конуса можно варьировать, изменяя скорость прохождения лазерного луча. Длина получаемых линий влияет на глубину и/или угол при вершине конуса микрополости. Основание микроигл, которые можно получить из таких форм, будет иметь форму звезды, а центральная часть - коническую форму. Идеальную коническую форму можно получить за счет дальнейшей механической микрообработки получаемых игл. Другим вариантом получения идеальной конической формы является использование 2-х слоев полимерной основы - тогда в первом (верхнем) слое будет оставаться основание в виде звезды, а во втором (нижнем) слое - идеальная коническая микрополость.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая производительность и высокая трудоемкость, так как процесс получения одной микрополости состоит, как минимум из 5 стадий лазерной обработки. Помимо этого, наиболее близкое техническое решение не позволяет за один шаг получить микроиглы конической формы - необходимо использовать дополнительный слой полимерного материала, в котором остается неровное основание микрополости, что приводит к лишним затратам. А также такой способ изготовления не позволяет получать сквозные микроотверстия, что приводит к необходимости проводить дополнительную обработку поверхности формы для улучшения смачивания микроотверстий.
Задача, которая решается в изобретении, направлена на создание способа для получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл с более высокой производительностью.
Требуемый технический результат заключается в повышении производительности с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения микрополостей для изготовления микроигл.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что в способе, основанном на воздействии лазерным излучением на заготовку из полимерного материала, согласно изобретению, формирование микрополостей осуществляют в два этапа, на первом этапе формируют объемную коническую микрополость заданных размеров на всю толщину заготовки, выполненной в виде пластины, а на втором этапе формируют сквозной канал в вершине сформированной объемной конической микрополости заданных размеров.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что формирование микрополости осуществляют с использованием по крайней мере двух лазеров.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что на этапе формирования объемной конусообразной микрополости заданных размеров используют СО2-лазер, а на этапе формирования сквозного канала в вершине сформированной объемной конусообразной микрополости используют ультрафиолетовый лазер (УФ-лазер).
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве заготовки используют пластину из полиэтилентерефталата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве заготовки используют пластину из полиметилметакрилата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что при формировании объемных конических микрополостей их геометрические размеры задают с допуском относительно заданных размеров.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что при формировании последовательности микрополостей заданных размеров их размещают на расстоянии друг от друга, исключающем деформацию микрополстей.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что формирование сквозных каналов путем воздействия лазерным излучением на заготовку из полимерного материала, заготовку закрепляют без контакта с рабочей поверхностью в зоне воздействия лазерным излучением.
На чертежах представлены: на фиг. 1 первый этап получения конических микрополостей: формирование объемной микрополости заданных размеров, на фиг. 2 - второй этап получения конических микрополостей: формирование сквозного канала в вершине сформированной микрополости на всю толщину пластины.
На чертежах обозначены:
1 - заготовка из полимерного материала в форме пластины;
2 - микрополость конической формы заданных размеров;
3 - сквозной канал в вершине сформированной микрополости на всю толщину пластины.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
В зависимости от требуемых размеров микрополостей для их получения могут варьироваться такие параметры, как фокусное расстояние, мощность излучения и длительность импульсов. В качестве заготовки могут использоваться пластины из полимерных материалов толщиной от 0,3 до 1 мм. Глубину микрополостей можно варьировать путем изменения толщины пластины и числа и шага фокусировки излучения. Размер большего диаметра (входного) отверстия микрополостей может варьироваться от 50 мкм до 1000 мкм. Размер меньшего диаметра (выходного) отверстия микрополостей может варьироваться от 0,5 мкм до 20 мкм.
Пример 1. Для получения сквозных конических отверстий с диаметром входного отверстия 320 мкм и диаметром выходного отверстия 2 мкм, длиной 0,7 мм может использоваться УФ-лазер с длиной волны излучения - 355 нм в комбинации с СО2 лазером с длиной волны излучения - 1060 нм и пластина из полиэтилентерефталата толщиной 0,7 мм в качестве заготовки. В начале используют обработку СО2 лазером: до начала импульса луч может быть сфокусирован на расстоянии от верхней поверхности пластины до нижней поверхности пластины, время импульса в зависимости от выбранной позиции фокуса составляет 0,004 - 0,04 с, мощность лазерного излучения может составлять от 17,4 до 19,1 ватт, а затем проводится обработка отверстия УФ-лазером. Луч фокусируется в материале на расстояние равном глубине микрополости, полученной после обработки СО2 лазером, от верхней поверхности, длительность импульса 0,0014 с, мощность лазерного излучения 2-3 ватт.
Пример 2. Для получения сквозных конических отверстий с диаметром входного отверстия 297 мкм и диаметром выходного отверстия 5 мкм, длиной 0,6 мм может использоваться УФ-лазер с длиной волны излучения - 355 нм и пластина из полиметилметакрилата толщиной 0,6 мм в качестве заготовки. При этом при первом импульсе излучение фокусируется на расстоянии 0,4 мм от нижней поверхности пластины, при втором импульсе - 0,3 мм, при третьем импульсе - 0,2 мм, при четвертом импульсе - 0,1 мм. Таким образом, первые три импульса, на первом этапе, формируют объемную микрополость заданных размеров, а четвертый импульс формирует сквозной канал в вершине сформированной микрополости на всю толщину пластины. Длительность импульсов варьируется от 0,06 с до 0,001 с в зависимости от требуемых размеров входного и выходного отверстия.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям, в предложении достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении производительности при одновременном расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл.
Claims (5)
1. Способ получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл воздействием лазерным излучением на заготовку из полимерного материала, отличающийся тем, что формирование микрополостей осуществляют в два этапа, на первом этапе в заготовке из полимерного материала, выполненной в виде пластины, формируют объемную коническую микрополость заданных размеров в направлении от верхней поверхности пластины к нижней, а на втором этапе формируют сквозной канал от вершины сформированной объемной конусообразной микрополости заданных размеров до нижней поверхности пластины, при этом на этапе формирования объемной конусообразной микрополости заданных размеров используют СО2-лазер, а на этапе формирования сквозного канала используют УФ-лазер.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве заготовки из полимерного материала используют пластину из полиэтилентерефталата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве заготовки из полимерного материала используют пластину из полиметилметакрилата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании в заготовке из полимерного материала последовательности микрополостей заданных размеров их размещают на расстоянии друг от друга, исключающем их деформацию.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании сквозных каналов заготовку закрепляют без контакта с рабочей поверхностью в зоне воздействия лазерным излучением.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787449C1 true RU2787449C1 (ru) | 2023-01-09 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570280C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2015-12-10 | Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. | Композитная матрица микроигл, содержащая на поверхности наноструктуры |
RU2679107C2 (ru) * | 2013-01-21 | 2019-02-05 | Пхэан Эстетикс Инк. | Микроигла, форма для ее изготовления и способ изготовления микроиглы |
RU2695771C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Игла" | Способ изготовления микроиглы в интегральном исполнении с внутренними каналами |
RU2719937C1 (ru) * | 2014-04-24 | 2020-04-23 | Джорджия Тек Рисёч Корпорейшн | Микроиглы и способы их изготовления |
US20200238066A1 (en) * | 2017-10-16 | 2020-07-30 | Trustees Of Tufts College | System and Method for Making Microneedles |
RU2750904C2 (ru) * | 2016-12-22 | 2021-07-06 | Джонсон энд Джонсон Консьюмер Инк. | Массивы микроигл и способы их получения и использования |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570280C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2015-12-10 | Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. | Композитная матрица микроигл, содержащая на поверхности наноструктуры |
RU2679107C2 (ru) * | 2013-01-21 | 2019-02-05 | Пхэан Эстетикс Инк. | Микроигла, форма для ее изготовления и способ изготовления микроиглы |
RU2719937C1 (ru) * | 2014-04-24 | 2020-04-23 | Джорджия Тек Рисёч Корпорейшн | Микроиглы и способы их изготовления |
RU2750904C2 (ru) * | 2016-12-22 | 2021-07-06 | Джонсон энд Джонсон Консьюмер Инк. | Массивы микроигл и способы их получения и использования |
US20200238066A1 (en) * | 2017-10-16 | 2020-07-30 | Trustees Of Tufts College | System and Method for Making Microneedles |
RU2695771C1 (ru) * | 2018-12-29 | 2019-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Игла" | Способ изготовления микроиглы в интегральном исполнении с внутренними каналами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3225383B1 (de) | Vorrichtung sowie verfahren zur erzeugung dreidimensionaler strukturen | |
US10105524B2 (en) | Article with hollow microneedles and method of making | |
JP5223218B2 (ja) | フェムト秒レーザ加工による針状体アレイの製造方法 | |
JP5479454B2 (ja) | ガラス基板内に微細構造を形成するための方法およびシステム | |
US20100193997A1 (en) | Method of making a mold and molded article | |
FR2523505A2 (fr) | Procede perfectionne pour la fabrication, par moulage, de lentilles de contact et dispositif de mise en oeuvre | |
TW201945313A (zh) | 用於在由脆硬材料製成的基板的體積中產生微結構的方法 | |
US20090014916A1 (en) | Method and apparatus for producing three-dimensional structure | |
CN110382160A (zh) | 用于借助电磁射线和随后的蚀刻过程将至少一个凹空开设到材料中的方法 | |
EP0448459A1 (fr) | Procédé de production d'objets à trois dimensions par photo-transformation et appareillage de mise en oeuvre d'un tel procédé | |
CA2599238A1 (en) | 3-d interconnected multi-layer microstructure of thermoplastic materials | |
US20130096532A1 (en) | Polymer-Based Micro-Needle Array Designs, Fabrication Processes, and Methods of Use Thereof for Drug Delivery | |
RU2787449C1 (ru) | Способ получения микрополостей для изготовления микроигл | |
Mckee et al. | Microfabrication of polymer microneedle arrays using two-photon polymerization | |
RU2787450C1 (ru) | Способ получения микрополостей для изготовления микроигл | |
US12036378B2 (en) | Transdermal drug delivery patch and manufacturing method thereof | |
KR20020069494A (ko) | 플라스틱 구조체 | |
JP2008114388A (ja) | マイクロデバイスの製造方法 | |
KR100976864B1 (ko) | 레이져 어블레이션을 이용한 초발수성 표면 가공방법과듀얼 스케일의 미세구조를 갖는 초발수성 표면의 고체기재 | |
JP3617200B2 (ja) | 微細構造体製造用金型の製造方法および微細構造体の製造方法 | |
JP2022506202A (ja) | 高分子膜の改良及び高分子膜に関する改良 | |
TWI647171B (zh) | 微針陣列的製作方法 | |
KR20200104048A (ko) | 마이크로렌즈어레이소자를 이용한 프락셔널 레이저 시스템 및 프락셔널 레이저 조사방법 | |
WO2006046058A2 (en) | Optical microstructures and methods manufacturing the same | |
Goh et al. | Direct laser microfabrication of solid microneedles on 1.2311 grade steel mold for micro injection molding |