[发明专利]用于药物传输和体液采集的空心微针阵列及其制备方法

说明书

本发明涉及用于药物传输和体液采集的空心微针阵列及其制备方法。本发明微针阵列为一体成型结构，包括针座、以及垂直于针座的若干周期性分布的锥体状空心微针；其中针座为平板结构，锥体状空心微针包括微针本体、微管道；微针本体包括具有开口的针尖、锥体状空心针体，针尖、针体构成针头；微管道是由针尖开孔与内部锥体形空心形成。本发明微针阵列具有高效的药物递送和体液采集效率，制备工艺简单，制造周期极短，成本低，成品率高，重复性好。本发明所制作的聚合物空心微针阵列芯片适用于输运生物大分子药物、美容护肤品的经皮输运和现有药物的经皮药剂或抽取体液。

技术领域

本发明属于医疗、美容和微流控微细加工技术领域，特别是用于药物传输和体液采集的空心微针阵列及其制备方法，适用连续自动化制备获得低成本的聚合物锥体状空心微针阵列。

背景技术

现代药效学的研究结果表明，药物的治疗作用和药效的发挥不仅依赖于药物本身，而且依赖于药物输运的方式和途径。对于多肽、蛋白质、DNA、疫苗等生物分子药物，由于通常的胃肠道给药系统中会受到酶降解作用、肝脏首过效应等的严重影响，降低甚至消除所用生物分子药物的药效，而不能达到预期的治疗效用。皮下注射虽然可以方便快捷的将大剂量药物注入到人体的体液-血液循环系统，避免了上述的问题，但同时也带来了疼痛、需要专门技术而难以实现随时和长期给药。对于特殊的患者，尤其是儿童群体，通常对于疼痛具有较低的耐受性和较高的恐惧心理，更限制了皮下直接注射方式的长期适用性。微创(微针)经皮药物递送系统可以通过皮肤经毛细血管将药物以一定的方式递送到体循环而发挥药效。与传统的给药方式相比，微创经皮药物递送具有许多优点：避免了肝脏的首过效应与胃肠因素的干扰，尽量降低毒副作用；具有无痛、微创性、提高使用的耐受性。为了实现这种目的，微创(微针)经皮药物递送系统应该可以穿透人体皮肤最外层厚约30～50微米的角质层的阻挡，使药物快速透过皮肤传递到人体的体循环系统。1998年，美国Prausnitz教授的课题组首次利用微机电系统技术制备了实心硅微针阵列用于微创经皮药物输运领域，发现其可以将生物大分子药物钙黄绿素的经皮渗透性提高了4个数量级，因此开辟微针经皮给药的新天地。

微针阵列从一定意义上来讲是介于皮下注射和经皮贴剂之间的一种给药方式。人体的皮肤有三层组织：角质层、活性表皮层和真皮层。最外层的角质层厚度约为30～50微米，由致密的角质细胞组成，其对绝大多数药物的渗透率很低，是这些药物通过经皮递送的主要障碍；角质层以下是表皮层，厚度约为50～100微米，含有活性细胞和很少量的神经组织，但是没有血管；表皮层以下是真皮层，其为皮肤的主要组成部分，含有大量的活细胞、神经细胞、神经组织和血管组织。传统皮下注射法使用的针头外径一般为0.4～3.4毫米，注射时必须将针头穿透皮肤深入到肌肉中，那么肯定会触及血管并损伤大量神经组织，因此除了会导致出血外，患者往往会感受到较为剧烈的疼痛。采用微针技术可以低成本、大批量的制造出短小而锋利的微针阵列，通过按压微针的方式能够瞬间在皮肤角质层和表皮层产生大量微米量级大小的孔道来明显提高药物的渗透性，而不受分子量大小、药物极性、熔点等的限制。由于可以控制微针针体的高度使之未触及神经组织和血管，因此不会产生疼痛和出血现象。

制造微针的材料有聚合物、单晶硅和金属等。目前，国内外已经报道了一些实心、空心金属微针阵列芯片结构及其制造方法，包括如下文献：

1)透过皮肤给药的微型针阵列片及其制造方法，CN 1415385A；

2)金属微针阵列芯片及其制备方法和用途，CN 100402107C；

3)以LIGA工艺制造聚合物微针阵列的方法，CN 1738710A；

4)Coated Microstructures and Methods of Manufacture Thereof.WO2006138719A2；