一種可溶性微針的製備方法及所得可溶性微針與流程

2023-08-09 15:31:03

1.本技術涉及醫療技術的領域，尤其是涉及一種可溶性微針的製備方法及所得可溶性微針。


背景技術：

2.微針為一種經皮給藥方式。微針通過簡單按壓或給藥裝置，能夠穿透人類角質層，並通過控制微針高度，保證微針穿透角質層或表皮層後不觸及真皮組織和神經，實現無痛或輕微疼痛給藥。
3.目前，微針以水溶性高分子物質作為基材，例如透明質酸鈉、聚乙烯醇、聚乙二醇、改性纖維素、澱粉等。在上述材料中選取多種進行組合，再以離心注模、正/負壓注模等成型工藝，製備成微針針體和背襯。
4.一方面，為了保證微針的機械強度和成型後的完整性以使其能夠刺破皮膚，基材使用濃度較高，導致基材溶解時必須加熱到較高的溫度(75℃)。如果製備的微針要負載蛋白、多肽類，製備溫度極易導致藥物變性失活。
5.另一方面，微針刺入皮膚後位於表皮層，處於一個缺水環境，必然導致其體內溶解速度慢於體外實驗的測試結果。同時微針穿刺狀態時間越長，外界異物入侵的機率越大。


技術實現要素：

6.為了提高微針的機械強度並加快其在體內的溶解速率，本技術提供的一種可溶性微針的製備方法及所得可溶性微針。
7.本技術提供一種可溶性微針的製備方法，具體採用如下的技術方案：
8.一種可溶性微針的製備方法，包括以下步驟：
9.製備針頭，具體是：先製備透明質酸鈉混合液，再將透明質酸鈉混合液降溫至20℃-30℃內後加入重組膠原蛋白得到半凝膠狀材料，最後將半凝膠狀材料置於pdms微針模具中離心處理以及烘乾得到具有空穴的針頭；所述透明質酸鈉混合液包括至少兩種不同分子量大小的透明質酸鈉；
10.填充溫度敏感凝膠，具體是：製備溫度敏感混合液，所述溫度敏感混合液包含濃度大於50mg/ml的重組膠原蛋白；將溫度敏感混合液加入針頭的空穴中在10℃以下進行冷凍離心完成溫度敏感凝膠在針頭空穴中的填充；
11.製備背襯，具體是：將配置好的透明質酸鈉溶液進行離心、乾燥，得到匹配針頭的背襯。
12.通過採用上述技術方案，利用離心半凝膠狀材料的表面張力，形成具有空穴的微針。再將能夠負載水溶性藥物的溫度敏感混合液填充空穴；且這種具有特殊濃度的溫度敏感混合液在製備、填充過程中始終以膏狀凝膠的狀態存在，不會溶解微針主體，但在正常人體溫度下，溫度敏感混合液發生相變，從膏狀凝膠變為液態，一方面釋放足量的水以溶解微針，另一方面，若負載藥物，則將藥物釋放。同時，溫度敏感混合液製備、填充時所需溫度不
會造成蛋白、多肽類藥物失活。具有快速溶解微針、提高釋放藥物速率、不影響負載藥物活性等優點。
13.優選的，製備針頭過程中：
14.離心處理具體為在2℃-5℃及3000-3500r/min作用力下水平離心12-25分鐘；
15.烘乾具體是將帶有樣品的模具置於35℃-42℃的烘箱中乾燥4-6小時，樣品為半凝膠狀材料置於pdms微針模具中離心處理後所得半成品；
16.透明質酸鈉混合液包括分子量範圍為100-700kda的中分子透明質酸鈉以及分子量範圍為2-10kda的小分子透明質酸鈉，且小分子透明質酸鈉和中分子透明質酸鈉的質量比為5：1-3；重組膠原蛋白與透明質酸鈉混合液的質量比為1:2-10。
17.通過採用上述技術方案，將不同分子量的透明質酸鈉以特定的比例配比，使得微針獲得一定的機械強度和韌度，能夠順利的刺破角質層或表皮層；且同時乾燥完畢後具有合適的溫度將蛋白、多肽類藥物填充至空穴內，不易造成藥物失活。進一步，在透明質酸鈉混合液中添加的溫敏材料重組膠原蛋白，提高微針自身溶解速率，降低異物通過微針入侵的機率。
18.優選的，步驟製備針頭過程中：半凝膠狀材料注入pdms微針模具中單個針體內的體積佔單個針體模具的84％-120％。
19.通過採用上述技術方案，在空穴內填充合適體積的半凝膠狀材料，以提高微針強度，同時不影響形成空穴。
20.優選的，所述溫度敏感混合液包含濃度為50-100mg/ml的重組膠原蛋白；冷凍離心具體是在2℃-5℃及3000-3500r/min作用力下水平離心12-25分鐘。
21.通過採用上述技術方案，選取該濃度低溫狀態下具有膏狀凝膠形態的膠原蛋白，進而膠原蛋白低溫填充後一方面使得微針脫模後具有完整的形態，另一方面具有較短的溶解時間。
22.優選的，步驟製備背襯過程中：透明質酸鈉溶液採用濃度為2.5％-4.5％且分子量為1000-2500kda的大分子透明質酸鈉；離心操作為在2℃-5℃及3000-3500r/min作用力下水平離心12-25分鐘；乾燥具體為置於2℃-5℃的烘箱中乾燥4-6小時。
23.通過採用上述技術方案，採用大分子量的透明質酸鈉提高背襯韌性，使得背襯不易斷裂，提高背襯封閉空穴的可靠性。
24.本技術還提供的一種可溶性微針，採用如權利要求1-5任意一項所述的製備方法所得。
25.通過採用上述技術方案，製得能夠快速溶解、負載蛋白類藥物且具有合適強度韌度的可溶性微針。
26.優選的，包括針頭、背襯以及溫度敏感凝膠；針頭具有空穴，溫度敏感凝膠至於空穴中，溫度敏感凝膠為能負載活性藥物的重組膠原蛋白；背襯與針頭相匹配。
27.通過採用上述技術方案，空穴內負載的膠原蛋白一方面能提高微針的強度，同時還能夠負載藥物且在一定溫度下相變成液體加快微針在皮膚內的溶解速度，同時重組膠原蛋白本身與人體具有較好的兼容性。
28.綜上所述，本技術包括以下至少一種有益技術效果：
29.1.本發明利用離心半凝膠狀材料的表面張力，形成具有空穴的微針。再將能夠負
載水溶性藥物的溫度敏感混合液填充空穴；且這種具有特殊濃度的溫度敏感混合液在製備、填充過程中始終以膏狀凝膠的狀態存在，不會溶解微針主體，但在正常人體溫度下，溫度敏感混合液發生相變，從膏狀凝膠變為液態，一方面釋放足量的水以溶解微針，另一方面，若負載藥物，則將藥物釋放。
30.2.本發明溫度敏感混合液製備、填充時所需溫度不會造成蛋白、多肽類藥物失活。具有快速溶解微針、提高釋放藥物速率、不影響負載藥物活性等優點。
31.3.本發明將不同分子量的透明質酸鈉以特定的比例配比，使得微針獲得一定的機械強度和韌度，能夠順利的刺破角質層或表皮層；且同時乾燥完畢後具有合適的溫度將蛋白、多肽類藥物填充至空穴內，不易造成藥物失活。進一步，在透明質酸鈉混合液中添加的溫敏材料重組膠原蛋白，提高微針自身溶解速率，降低異物通過微針入侵的機率。
附圖說明
32.圖1是本技術中pdms微針模具的結構示意圖。
33.圖2是本技術中空穴微針針尖的顯微圖。
34.圖3是本技術得到的成品圖。
具體實施方式
35.本技術實施例公開一種可溶性微針的製備方法
36.一種可溶性微針的製備方法，包括依次進行的：製備針頭、填充溫度敏感凝膠和製備背襯。
37.接下來對上述三個步驟一一展開說明。
38.針對步驟製備針頭採取以下製作方法
39.實施例1
40.製備針頭，具體是：
41.(1)稱取中分子ha：小分子ha(w/w)為2：5的透明質酸鈉(後續以ha表示透明質酸鈉)粉末，溶於去75攝氏度的離子水中使其充分溶解；其中，中分子ha的分子量為380kda，小分子ha的分子量為7kda，得到製備ha混合液。
42.(2)ha混合液降溫至30℃下後加入重組膠原蛋白，重組膠原蛋白：透明質酸鈉(w/w)為1：5，得到半凝膠狀材料。
43.(3)將半凝膠狀材料取出並置於pdms微針模具中，在4℃，3500r/min水平離心10min。
44.(4)擦去模具表面少量多餘的凝膠，將上述樣品(仍在模具中)置於30℃烘箱中乾燥至恆重，即得含有空穴的微針針頭。
45.實施例2
46.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為3：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：2，得到半凝膠狀材料。
47.實施例3
48.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為1：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：5，得到半凝膠狀材料；將離心後得到的樣品(仍在模具中)置於40℃烘箱中乾燥。
49.實施例4
50.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為2：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：2，得到半凝膠狀材料；將離心後得到的樣品(仍在模具中)置於40℃烘箱中乾燥。
51.實施例5
52.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為3：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：10，得到半凝膠狀材料；將離心後得到的樣品(仍在模具中)置於40℃烘箱中乾燥。
53.實施例6
54.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為1：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：2，得到半凝膠狀材料；將離心後得到的樣品(仍在模具中)置於50℃烘箱中乾燥。
55.對比例1
56.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為1：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：10，得到半凝膠狀材料。
57.對比例2
58.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為2：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：10，得到半凝膠狀材料；將離心後得到的樣品(仍在模具中)置於50℃烘箱中乾燥。
59.對比例3
60.與實施例1的區別在於，中分子ha：小分子ha(w/w)為3：5；重組膠原蛋白：ha(w/w)為1：5，得到半凝膠狀材料；將離心後得到的樣品(仍在模具中)置於50℃烘箱中乾燥。
61.實驗數據1：針體成型性能測試
62.設計正交實驗，按照下表配製對應溶液，實驗數據如下：
[0063][0064]
評分標準如下：
[0065][0066]
將對比例1-3與實施例1-6進行比對可以了解到：
[0067]
(1)不同乾燥溫度所需要的乾燥時間不一致，溫度高易導致材料皺縮，溫度低會導致耗時太長。
[0068]
(2)ha分子量越大，分子纏繞越大，黏度越高，會形成更廣的分子網絡，因此乾燥後韌性更強；ha分子量越小，脆性更強，而脆性強其硬度也會更大。
[0069]
(3)膠原與ha的比例：膠原的增加會提高針體的韌性。
[0070]
由於本技術需要的針體既要有一定硬度又不能太脆導致斷裂。
[0071]
因此，最佳製備工藝條件(即實施例4)設定為：中分子ha與小分子質量比為2：5，重組膠原蛋白與ha質量比為1：2，乾燥溫度40℃。
[0072]
實施例7
[0073]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入28ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的84％。
[0074]
實施例8
[0075]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入30ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的90％。
[0076]
實施例9
[0077]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入32ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的96％。
[0078]
實施例10
[0079]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入33.28ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的100％。
[0080]
實施例11
[0081]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入36ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的108％。
[0082]
實施例12
[0083]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入38ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的114％。
[0084]
實施例13
[0085]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入40ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的120％。
[0086]
對比例4
[0087]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入24ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的72％。
[0088]
對比例5
[0089]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入26ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的78％。
[0090]
對比例6
[0091]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入42ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的126％。
[0092]
對比例7
[0093]
與實施例4的區別在於，步驟(3)將半凝膠狀材料取出並注入44ul於pdms微針模具中；步驟(4)還包括擦去模具表面少量多餘的凝膠，保證模具中ha-膠原蛋白混合溶液比例為總針體體積的132％。
[0094]
實驗數據2：空穴溶液添加量測試
[0095]
製備上述實驗數據1中最佳條件得到的透明質酸鈉-重組膠原蛋白混合液作為此測試所用材料，微針形狀為圓錐(直徑100um，高200um，針尖直徑20um)，實驗數據如下：
[0096]
[0097]
將對比例4-7與實施例7-13進行比對可以了解到：
[0098]
針體加液量太少會使模具填充不完全，進而導致針體不完整；針體加液量太多會使模具過飽和，無法發揮ha的表面張力作用使材料黏附在模具側壁上，形成空穴。
[0099]
因此，採用84％的比例作為微針空穴主體製備條件。實施例7為針頭製備的最佳工藝條件。
[0100]
針對製備填充溫度敏感凝膠的微針採取以下製備方法
[0101]
實施例14
[0102]
具體是：
[0103]
(1)取重組膠原蛋白，溶於37℃的去離子水中，控制終濃度為25mg/ml，若需負載藥品，此時一併加入至藥物所需的目標濃度，製得溫度敏感混合液並在25℃下真空脫泡。
[0104]
(2)取出在最佳工藝條件下中得到的空穴針頭(仍在模具中)，加入適量的(以不溢出模具為適量)溫度敏感混合液，立即放入預冷好的冷凍離心機(4℃)，在3500r/min，10min條件下離心。
[0105]
(3)取出模具，水平旋轉180
°
，繼續在3500r/min，10min條件下離心，得到重組膠原蛋白凝膠填充的微針。
[0106]
(4)擦去模具中多餘的重組膠原蛋白凝膠，將模具在4℃下保存。
[0107]
實施例15
[0108]
與實施例14的區別在於，取重組膠原蛋白，溶於37℃的去離子水中，控制終濃度為50mg/ml。
[0109]
實施例16
[0110]
與實施例14的區別在於，取重組膠原蛋白，溶於37℃的去離子水中，控制終濃度為75mg/ml。
[0111]
對比例8
[0112]
與實施例14的區別在於，取重組膠原蛋白，溶於37℃的去離子水中，控制終濃度為10mg/ml。
[0113]
對比例9
[0114]
與實施例14的區別在於，取重組膠原蛋白，溶於37℃的去離子水中，控制終濃度為100mg/ml。
[0115]
實驗數據3：重組膠原蛋白濃度測試
[0116]
配製不同濃度的重組膠原蛋白溶液，於4℃靜置30min後進行測試，將不同濃度的重組膠原與37℃純水1：1混合，並模擬其在人體內溶解時長，將不同濃度重組膠原在全程4℃下填充至上述最佳條件(實施例7的工藝條件)製備的空穴中測試其整體針體成型性，實驗數據如下：
[0117][0118]
因此，綜合各方面因素，選擇重組膠原蛋白濃度為50mg/ml為填充濃度，並保證全程操作在4℃進行。
[0119]
針對步驟製備背襯採用以下製備方法。
[0120]
具體是：
[0121]
(1)稱取1g的分子量為1380kda的大分子ha溶於100ml的75℃的去離子水中，其起始濃度為1％，使其自然降溫至室溫。將此溶液置於40℃烘箱進行緩慢脫水，計算溶液的脫水率，直到溶液的的實際濃度為3％後停止烘乾；將3％的大分子ha溶液加入填充了重組膠原蛋白的微針模具中，4℃，2000r/min離心10min；
[0122]
(2)取出模具，水平旋轉180
°
，在4℃，2000r/min離心10min；
[0123]
(3)取出模具，置於乾燥器中4℃低溫乾燥3-5小時，待觀察到背襯成型後停止乾燥；在低溫下(10℃以下)用鑷子取出微針貼片，保存在4℃下，待使用。
[0124]
實驗數據4：背襯所用ha溶液濃度測試
[0125]
選用大、中、小三種不同分子量大小的ha作為實驗材料，不同型號的透明質酸鈉成型後性質不一，且不同濃度的ha烘乾後有不同的縮水效應。配製10％的小分子ha(a)、5％的中分子ha(b)、1％的大分子ha(c)作為測試材料的起始濃度，記錄每小時各材料烘乾後實際濃度及填充烘乾後的背襯形態，實驗數據如下：
[0126][0127]
可得出結論，隨著ha分子量的增加，材料的脆性逐漸降低，韌性逐漸增加；製備背襯時，其性質應不易斷裂，具有一定的柔韌性且越薄越好，因此宜選用大分子ha作為背襯製備材料，且採用的最適濃度為3％。
[0128]
以上均為本技術的較佳實施例，並非依此限制本技術的保護範圍，故：凡依本技術的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋於本技術的保護範圍之內。