[发明专利]一种多层微针阵列及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多层微针阵列及其制备方法，微针阵列的针尖具有多层的结构，且通过重复利用模板复制的方法制备得到。针尖独特的多层结构使得该微针阵列可以和组织实现机械互锁，从而增强了微针阵列的组织粘附能力。本发明提供的制备方法具有操作简单、通用性强、便于大规模生产等优点，制备的微针阵列可以牢牢固定在组织上，实现药物等生物活性物质的递送，对于疾病治疗、创面修复、组织再生等生物医学领域具有潜在的应用前景及现实意义。

技术领域

本发明涉及生物医学材料领域，具体涉及一种多层微针阵列及其制备方法。

背景技术

如何有效地向体内递送药物等生物活性物质一直是生物医学研究和临床应用领域关注的焦点之一。常用的方法有口服运输，皮下注射，静脉注射，经皮渗透，微针递送等。其中，微针递送是一种新兴的方法，具有几乎无痛、微创、对机体无损伤、不易感染、使用便捷、易于操作等优点。同时，由于微针具有锋利的针尖和合适的尺寸，它可以显著增强皮肤或组织对所递送生物活性物质的渗透和吸收，从而提高了这些物质的效力。目前，多种材料都可用于制备微针，包括生物玻璃、硅、不锈钢等硬材料以及聚乙二醇及其衍生物、透明质酸及其衍生物、明胶及其衍生物、壳聚糖等生物相容性好的柔性材料。这些微针的内部或表面可以搭载不同种类的生物活性物质(例如：小分子药物、核酸、蛋白、外泌体及细胞产物等)，刺穿表皮或黏膜，并能够向多种不同的身体部位(例如：皮肤、口腔、肠道及角膜等)递送这些物质，从而达到疾病治疗、免疫防御、损伤修复等目的。

组织粘附能力对于微针来说十分重要。良好的粘附能力使得微针能够在没有医用胶带等辅助设备的情况下牢固贴附于组织，实现受损组织的固定或长时间的物质递送。目前，提高微针粘附能力的策略主要有三种。其一是使用粘附性材料(例如：多巴胺凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等)作为微针的基底，这种微针基底可以通过氢键等分子间相互作用黏在组织表面；然而，这类微针的粘附能力受组织周围环境的影响大。其二是使用可膨胀的材料作为微针的针尖，在接触组织液后，这种针尖可以迅速膨胀从而和组织发生机械互锁，实现组织粘附；然而，由于基底和针尖的材料不同，这类微针的针尖很容易从基底上掉落。第三种策略是设计具有特殊微结构(例如：倒刺结构、箭头结构)的微针针尖，微针可以借助这些特殊的物理结构牢固贴附在组织上，这类微针的缺点是制备方法复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多层结构的微针阵列，其借助针尖的多层微结构牢牢固定在组织上，该微针阵列通过重复利用模板复制的方法制备得到，方法简单、通用性强、便于大规模生产。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种多层微针阵列，其制备方法包括以下步骤：

(1)将原材料溶液填充在具有圆锥形孔洞的聚二甲基硅氧烷模板中，固化原材料溶液，然后将固化的材料从模板中剥离，得到单层微针阵列；

(2)再次将原材料溶液装填在步骤(1)具有圆锥形孔洞的聚二甲基硅氧烷模板中，并将圆锥形孔洞之外的溶液吸走；将模板四周用增高垫垫高，并将步骤(1)得到的单层微针阵列倒扣在聚二甲基硅氧烷模板上，以使得微针阵列的针尖和圆锥形孔洞中的原材料溶液接触；固化原材料溶液，然后将固化的材料从模板中剥离，得到双层微针阵列；

(3)采用步骤(2)中的方法重复操作若干次，得到具有若干层的微针阵列，层数n大于2。

优选的，在双层微针阵列的基础上制备得到三层微针阵列，在三层微针阵列的基础上制备得到四层微针阵列，在四层微针阵列的基础上制备得到五层微针阵列。

若干层的微针阵列的层间距为100-500微米，层间距由增高垫的高度决定。

步骤(1)所述的聚二甲基硅氧烷模板具有圆锥形的孔洞，孔洞间距为300-800微米，孔洞深度为300-1000微米，孔洞的直径为200-800微米。