[发明专利]一种仿蚊子口器的丝素蛋白微针及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种医疗用微针给药系统，具体涉及一种仿蚊子口器的丝素蛋白微针。

技术背景：

当护士举着针头贴近你的皮肤时，你是否感觉到寒毛竖立，阵阵痛感突袭而来？打一次针就痛的要命，那么天天打针呢？全球共计糖尿病患者数以亿计，其中约占10％的I型患者需终身以胰岛素注射方式进行治疗，每日2～4次，平均每年千次以上，这是什么样的痛苦！长时间在相同的部位重复扎针还会造成皮肤溃烂，对患者造成更大的痛苦。

什么样的针扎入皮肤会不疼呢？蚊子！蚊子用口器进入人皮肤时，一般感觉不到疼痛，等你感觉到痛时，它已经吸饱鲜血了。那么为什么蚊子叮人是不痛呢？研究发现蚊子口器是长度为3毫米，外径60微米、内径30微米的一束细长针状结构，它由呈锯齿状的一对上颚、一对下颚、上下唇和舌组成。上唇是口器中最粗壮的一根，它的特点是端部尖锐，容易扎入皮肤。当蚊子探测到一个合适的吸血点后，将其口器推入皮肤。蚊子口器的尖端首先瞄准表皮。上唇从尖端中伸出，插入皮肤后，蚊子使用其具有微小锯齿形牙齿的上下颚更深入的插入皮肤组织中。

蚊子口器上唇的直径为30微米左右，针尖不到10微米，其微小结构刺破表皮到达真皮时接触的神经细胞数量很少，从而大大减小了疼痛感。也就是蚊子能够完成无痛吸血的原因。

考虑到单个蚊子口器输送药物有限，做成微针阵列，采用多针头输送系统。这样无痛刺入皮肤，药物通过极细的针头注射进入人体，但是如果一次性注射大量的药物液体，皮肤会鼓起来，还是会痛。因此考虑少量的药物，尽量不用液体。以固体形式包裹在微针中，依靠体液来溶解药物，缓慢进入皮下。

其次要解决的问题是材质。蚊子口器主要为蛋白质构成，但直接用蚊子蛋白可能会有过敏反应，其他动物、植物蛋白同样难以提纯。考虑到防止过敏以及容易提纯，可以采用丝素丝蛋白来替代蚊子蛋白。丝素蛋白具有良好的生物相容性和生物降解性能，适用于人工皮肤、人工眼角膜的制造等。丝素蛋白的亲水性之使其与水溶性药物亲和性良好，利于水溶性药物稳定包埋于丝素蛋白内部。蚕丝蛋白价格低，易提纯，无毒不过敏，是一种理想的基材。

在本专利申请前，中国发明专利(CN10258032A)公开了一种丝素蛋白微针系统及丝素纳米颗粒的制备方法，采用可溶的丝素蛋白固化物包裹载药丝素纳米颗粒，然后制成微针，此微针刺入皮肤后，外层的丝素蛋白固化物迅速溶解，释放出载药的纳米颗粒，达到药物释放的目的。这种方法刺入皮肤较浅，溶解的丝素蛋白可能造成异物留在皮肤中。中国发明专利(CN103260693A)公开了一种基于丝素蛋白微针及其制备方法，采用水蒸气退火、暴露于甲醇溶液中等方法对载药并成形后的丝素微针进行后处理，达到控制丝素蛋白β折叠结构的含量，从而使微针不溶于水，进一步控制药物释放的速率。但是这些不溶化处理过程可能会使药物的活性有所损失。中国发明专利(201410061578.8)公开的丝素蛋白微针及其制备中，采用超生震荡处理丝素蛋白形成具预结晶结构的溶液，形成凝胶型微针。该微针丝素分子结构致密，含大量的Silk II型结晶，β折叠的丝素蛋白结构比例较大，药物释放缓慢，没有仿生效果。

发明内容：

针对现有技术难以获得仿生学的效果，本发明直接以蚊子口器上唇为模板，倒模制备微针。

本发明的技术方案是：提供一种仿蚊子口器的丝素蛋白微针及其制备方法，以丝素蛋白为基材制备而成，其特征在于包括如下步骤：

(1)捕捉活的蚊子，切下头部放入培养皿中，用胶带固定头部，使口器贴紧培养皿底部；

(2)配置0.01％-0.1％(m/v)的聚乙烯醇溶液，冷却后加入培养皿中，溶液浸没过蚊子口器；

(3)以尖头镊子配合缝衣针分离蚊子口器，在50倍显微镜下剥除口器外部的下唇，暴露出口器上唇；

(4)取出口器上唇，去离子水清洗干净，室温干燥；

(5)石蜡加热熔融，以蚊子口器上唇为模板，将其插入融化的石蜡中，等石蜡冷却后，拔出模板，获得石蜡倒模；

(6)蚕丝脱胶溶解透析后获得的丝素蛋白溶液，滴加在石蜡倒模上，抽真空促使其进入石蜡孔中；

(7)室温干燥后取出，获得丝素蛋白微针；

(8)以该微针为模板，继续制备石蜡模具，重复(5)-(7)的过程，获得单针，双针，4针，16针，32针，64针，128针，256针的多微针阵列，微针与微针的间距为5毫米。