[发明专利]一种高分子微针制备系统及高分子微针制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子微针制备系统及高分子微针制备方法。所述系统包括原料溶液储罐、计量输送泵、流延与刮膜装置、微针模具、敞口金属箱体、高压静电发生器、负压调节装置以及热风装置；所述原料溶液储罐、计量输送泵、微针模具通过管道依次连接；所述流延与刮膜装置包括依次连接的刮刀、螺纹推进杆和电机，该刮刀位于微针模具上方；所述微针模具与敞口金属箱体通过绝缘材料连接并围成腔体；所述高压静电发生器的正极和负极分别与微针模具、敞口金属箱体电连接，所述负压调节装置通过管道与敞口金属箱体连接，所述热风装置的热风管道位于微针模具的上方。该高分子微针制备系统设备简单，操作方便，能耗小，成本低，可以实现规模化生产。

技术领域

本发明属于高分子材料新型微细精密成型加工技术领域，涉及高分子微针制备技术，具体涉及一种高分子微针制备系统及高分子微针制备方法。

背景技术

微针(microneedle)是指长度在几十微米到几毫米，尖端直径小于几十微米的微型针头。它能有效刺穿皮肤的角质层，在皮肤表面形成给药通道，使药物到达皮肤指定深度，并进入皮下的毛细管网被吸收。微针克服了传统透皮贴剂生物利用度低和注射剂无法持续给药的缺点，具有无痛、微创、维持血药浓度稳定、避免肝首过效应、提高生物利用度的作用；作为半衰期短的药物给药载体能起到缓释的作用，且可显著提高大分子物质(蛋白质、多肽、DNA、RNA等)的透皮速率和吸收。另外，对于稳定性较差的药物可通过将药物包封在微针载体内，以提高稳定性。

目前，制造微针的材料主要有：金属与无机材料(例如硅、氮化硅、玻璃、不锈钢、黄金等)，不可降解的高分子材料，生物可降解高分子材料(如麦芽糖、葡聚糖、糊精、羧甲基纤维素、支链淀粉、半乳糖、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚乙醇酸、透明质酸(hyaluronicacid，HA)、果胶和聚对二氧环己酮等)。

随着科技的发展，微针制备工艺多种多样，目前主要有微模塑法、立体拉伸平版印刷法(drawing lithography)、液滴吹气法(droplet blowing)、电性拉拔法(electro-drawing)和3D打印(3D printing)等。

微模塑法是制备聚合物微针的常用方法，利用激光刻蚀、离子刻蚀等方法直接或间接制备所需尺寸和形貌的微针模具，然后在模具中加入所需聚合物，加工得到相应的聚合物微针。根据聚合物在微针模具中加工方式的不同，微模塑法又可以分为浇铸法(casting)、加热模压法(hot embossing)、注射模塑(injection moulding)和熔融模塑(melt moulding)等。浇铸法一般是将载药的聚合物溶液浇铸到微针模具中，通过离心、抽真空或超声等方式促进聚合物溶液进入微针模具孔洞中，排除气泡，进而干燥得到所需微针。由于浇铸法的加工温度不高、制备过程简单便捷、对药物活性影响小，是目前制备可溶性聚合物微针最常用的方法。而加热模压法、注射模塑和熔融模塑通常用来制备可降解微针和不可溶性微针，但加工温度一般相对较高，容易影响药物活性。

与微模塑法制备工艺不同，立体拉伸平版印刷法、液滴吹气法、电性拉拔法和3D打印等新颖的制备方法不需要使用模具，可实现微针的快速制备。其中，立体拉伸平板印刷法不仅可以制备高纵横比的微针，而且跟传统光刻相比，不需要掩模板以及紫外光照，进而避免有毒光引发剂的使用。但立体拉伸平板印刷法需要高温拉伸和固化热固性聚合物，限制了热敏感药物的应用。液滴吹气法、电性拉拔法和3D打印制备过程温和。液滴吹气法通过气流将聚合物液滴塑造成可溶解聚合物微针，电性拉拔则采用室温不接触的电流体驱动制备可降解聚合物微针。3D打印是一种基于逐层打印、逐层叠加的快速成型技术，具有精度高、可满足个性化需求等优点，3D打印聚合物微针发展迅速。

然而，微针制造及应用目前仍处于实验研究阶段，尚未实现规模化生产和实用化，这其中涉及到很多限制性因素，包括生产效率、成本、重现性和质量标准规范、载药工艺技术及载药量、药物经皮释放及治疗效果、微针传感器的功能化等等。同时，在微针制备过程中，如何有效保证一些环境敏感性药物的活性，也是一大难题。归纳起来，现有微针制造方法主要存在如下不足或问题：