[发明专利]一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片及其制备方法

说明书

本发明涉及生物医药技术、数学及工程学技术领域，具体地说是一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片及其制备方法。本发明的微针模具表面带有底纹，底纹上设置有微针，其中底纹方程为符合三角函数、二项式展开函数或正态分布函数，微针包括交联聚合物的采样微针和非交联聚合物的递药微针。本发明的贴片可以高效准确地采集粘膜表面及深层组织液中的生物标志物，并且可以快速简便地将装载药物递送至粘膜表面及深层粘膜组织。

技术领域

本发明涉及生物医药技术、数学及工程学技术领域，具体地说是一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片及其制备方法。

背景技术

粘膜系统广泛分布于动物体表或体内，其下含有丰富的毛细血管、淋巴管等结构，是药物递送和生物标志物采集的重要靶标位点。目前已有多种用于黏膜部位采样或给药的手段进入临床实践(例如新冠鼻咽拭子，口腔粘膜贴片等)，它们能在粘膜处快速高效采集或递送相应标志物或药物。然而，这类系统作用时间较短，采样或递药效率较低，限制了后续检测和药物治疗效果。因此，发展一种高效、准确的递送或采样技术具有较高的应用价值。

发明内容

为了增加粘膜处采样和递药的效率，本发明提供一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片及其制备方法。该设计受启发于小肠绒毛上皮细胞向外突出以增大表面积的形态的特征，以数学模拟的角度将小肠绒毛上皮细胞模拟为三角函数，设计出三角函数底纹以充分利用微针基底进行采样和给药。与大多数聚焦于微针针体的设计不同，该底纹设计模拟特殊接触面的生物学状态，适用于多种粘膜组织位点，实现高效的采样或递药。

本发明的技术方案是：一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片，包含微针模具、由交联聚合物制成的采样微针和由非交联聚合物制成的递药微针，其特征在于：微针模具表面带有底纹，底纹上设置有微针，其中底纹方程为符合三角函数、二项式展开函数或正态分布函数，微针包括交联聚合物的采样微针和非交联聚合物的递药微针。

根据如上所述的一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片，其特征在于：其中底纹方程为符合Y＝Asin(2πX/T)的三角函数，其中A为振幅，取值范围为0-1范围，单位为毫米；T为周期，取值范围为0.1-4。

根据如上所述的一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片，其特征在于：采用非交联羧甲基纤维素钠用于制作递药微针；将非交联羧甲基纤维素钠光交联后成为交联羧甲基纤维素钠，用于制作采样微针。

根据如上所述的一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片，其特征在于：微针模具底部形状为矩形或圆形。

根据如上所述的一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片，其特征在于：采样微针、非交联聚合物的递药微针的取值为100-2000，单位为微米；微针底部直径的取值为20-800，单位为微米；微针阵列数量的取值为1-500个。

本发明还公开了一种数学模拟优化底纹的智能微针贴片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)基于仿生结构与数学模拟优化底纹的智能微针PDMS模具的制备：利用3D绘图软件绘制底纹微针模具，其底纹方程符合符合三角函数、二项式展开函数或正态分布函数，利用3D打印技术打印微针模具，以聚二甲氧基硅氧烷倒模，聚二甲氧基硅氧烷加热固化的温度和时间为30-70摄氏度，3-6小时，得到底纹的微针模具；

(2)交联聚合物溶液的制备：称取非交联聚合物溶解在水中配置成非交联聚合物溶液，聚合物溶液的浓度为1-10％；加入交联剂与引发剂，交联剂浓度为0.5-5％，引发剂浓度为0.01-0.2％；在紫外光下进行光交联反应，紫外光波长为405-450纳米，光交联时间为10-60秒，形成交联聚合物溶液；

(3)采样微针的制备：将交联聚合物溶液加入底纹微针模具，使用平板离心机离心，烘箱中干燥后，从微针模具上剥离样品；

(4)递药微针的制备：将非交联聚合物溶液加入底纹微针模具，使用平板离心机离心，烘箱中干燥后，从模具上剥离样品，常温保存。