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CN116617551A - 一种微针装置 - Google Patents

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CN116617551A
CN116617551A CN202211640476.2A CN202211640476A CN116617551A CN 116617551 A CN116617551 A CN 116617551A CN 202211640476 A CN202211640476 A CN 202211640476A CN 116617551 A CN116617551 A CN 116617551A
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CN
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microneedle device
microneedle
gelatin
microneedles
precursor solution
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康立峰
孙源源
D-V·恩古耶
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Original Assignee
National University of Singapore
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Abstract

提供一种微针装置，其包括基材和从基材突出的多根微针，所述基材是基本球形的，并且其中，在使用时，微针装置具有三维运动。还提供了一种形成本发明微针装置的方法。

Description

一种微针装置
技术领域
本发明涉及一种微针装置以及用于形成该微针装置的方法。具体来说，所述微针装置可以适用于穿透皮肤和/或组织。
背景技术
与口服和注射途径相比，治疗剂和美容剂的透皮递送具有许多优势：(i)绕过首过代谢和胃肠道反应，(ii)非侵入性和(iii)自给予。然而，经皮途径通常受限于皮肤屏障(主要是角质层)，其只允许的具有合适亲脂性的低分子量物质(<500道尔顿)大量渗透。递送大分子量药物(例如，大分子、肽、胰岛素、疫苗)经过皮肤是具有挑战性的，并且大多数局部用药物或化妆品受到了相同限制。为了克服皮肤屏障，已经发展出微针以在皮肤上建立允许广谱分子药物进入并达到血流的微尺寸途径。
常规微针装置包括微针贴片、微针戳(microneedle stamp)和真皮滚轮(dermaroller)。已证实这些装置能增强治疗剂和美容剂的皮肤渗透性，并广泛应用于药学和美容领域。然而，微针贴片、微针戳仅可以用于平坦表面以及某些皮肤区域，这可能会导致插入不完全以及药物递送效率低。真皮滚轮可以应用于弯曲的皮肤表面，但其运动在一维滚动方向和某些皮肤表面上受限。例如，真皮滚轮难以应用于眼睑。此外，由于针头重复使用，真皮滚轮还容易感染。
因此，需要一种安全并且易于在所有皮肤表面上使用的改进的微针装置。
发明内容
本发明试图解决这些问题，以及/或者提供一种改进的微针装置。
一般而言，本发明涉及一种微针装置，其类似于具有微尺寸尖峰的基本上球形的多刺微粒。本发明的微针装置可具有高的皮肤渗透效率，其可以能够容易地滚动，并且穿透人皮肤。因此，微针装置可以容易地在皮肤上使用，而不受限于皮肤表面、皮肤状况或微针装置移动方向。微针装置还可可以通过包装分开保持无菌、并且随后在使用后丢弃来减少感染的风险。鉴于以上所述，微针装置可用于药物和/或化妆品的透皮递送，或者微针装置可用于在将药物和/或化妆品施用到皮肤上之前或之后在皮肤内产生微通道。
根据第一方面，本发明提供一种微针装置，其包括基材和从基材突出的多根微针，其中，所述基材是基本球形的，并且其中，在使用时，微针装置具有三维运动。
所述微针装置可以用于穿透皮肤或组织。具体来说，微针装置可以用于治疗剂或美容剂的经皮递送或口腔递送。
微针装置可以由任何合适的材料制成。例如，微针装置可以包括明胶、明胶甲基丙烯酸酯水凝胶、透明质酸、硅酮、聚合物、糖、玻璃、陶瓷和/或金属。特别是，明胶和/或明胶甲基丙烯酸酯水凝胶可以包括源自如下的明胶：猪源、牛源、鱼源或其组合。
微针装置还可以包含合适的添加剂。例如，所述添加剂可以是水凝胶强化添加剂。具体来说，所述添加剂可以是：磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。
根据具体方面，微针装置可以是一次性微针装置。因此，所述微针装置可以适用于仅单次使用。
微针装置可以包含治疗剂或美容剂。为了本发明的目的，可以使用任意合适的治疗剂和/或美容剂。例如，治疗剂可以是、但不限于药物，并且美容剂可以是但不限于精油、精华等。具体来说，治疗剂可以是经皮递送的药物。
根据具体方面，包含在微针装置中的治疗剂或美容剂可以是任意合适形式的。例如，治疗剂或美容剂可以是在微针装置上的涂层形式。
微针装置可以具有任何合适的尺寸。例如，基材的平均直径可以为0.05-100mm。具体来说，平均直径可以为0.1-90mm、0.5-85mm、1-80mm、5-75mm、10-70mm、15-65mm、20-60mm、25-55mm、30-50mm、35-45mm。更具体地说，基材的直径可以为0.05-10mm。
微针装置可以具有合适尺寸和形状的微针。根据具体方面，包含在微针装置中的多根微针中的每一根可以具有相同或不同的高度。例如，多根微针中每一根的平均高度可以为10-3000μm。具体来说，多根微针中每一根的高度可以为50-2800μm、100-2500μm、150-2200μm、200-2000μm、250-1800μm、300-1500μm、350-1200μm、400-1100μm、450-1000μm、500-950μm、550-900μm、600-850μm、650-800μm、700-750μm。更具体地说，高度可以为50-500μm。
多根微针中的每一根可以具有相同或不同的形状。根据具体方面，多根微针中每一根可以是圆锥形或角锥形的。
本发明还提供了用于口服给予的胶囊，其包含如第一方面所述的微针装置。胶囊可以是任何合适的胶囊。例如，胶囊可以是肠溶胶囊。
根据第三方面，本发明提供一种形成第一方面微针装置的方法。所述方法可以包括由合适材料3D打印微针装置。或者，所述方法可包括：
-提供微针装置的3D打印模具，其中该模具是基本球形的，并且包含从模具突出的多个突起；
-用前体溶液浇铸模具；和
-使得水凝胶前体溶液固化以形成微针装置。
根据具体方面，前体溶液可以是水凝胶前体溶液。具体来说，前体溶液可以包含明胶甲基丙烯酸酯水凝胶前体溶液和光引发剂。为了本发明的目的，可以使用任意合适的光引发剂。
明胶甲基丙烯酸酯水凝胶前体溶液可以包含源自任何合适来源的明胶。具体来说，明胶可以源自：猪源、牛源、鱼源或其组合。
水凝胶前体溶液还可以包含合适的添加剂。例如，所述添加剂可以是水凝胶强化添加剂。具体来说，所述添加剂可以是：磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。
附图说明
为了使本发明得到更全面地理解并容易实施，现在参考附图通过非限制性实例描述本发明的示例性实施方式。在附图中：
图1显示了皮肤结构的横截面，在该皮肤结构上施加了本发明一个实施方式的微针装置和真皮滚轮；
图2显示了根据四个实施方式的本发明微针装置。图2(a)显示了具有三角形底角锥形微针的微针装置；图2(b)显示了具有方形底角锥形微针的微针装置；图2(c)显示了具有圆锥形微针的微针装置；图2(d)显示了具有正方形底角锥形微针的近球形微针装置；
图3显示了包封在肠溶胶囊中的微针装置；
图4(A)显示了微针装置进行3D打印的图示，并且图4(B)显示了根据一个实施方式的形成本发明微针装置的方法的示意图。
图5(A)显示了3D打印的微针装置(i)和(ii)的图像；图5(B)显示了打印的微针装置模具的阵列；图5(C)显示了图5(B)的微针装置模具的近景图；并且图5(D)显示了剥离打印模具后的PDMS模具；
图6(a)显示了从PDMS模具上剥离的GelMA微针装置；并且图6(b)显示了在显微镜下的微针装置；
图7显示了微针装置着色和人尸体皮肤渗透；图7A和7B显示了嵌入前的微针装置，并且微针装置表面上染有磺基罗丹明B(0.2％w/v)；图7C和7D显示了单次滚动后人尸体皮肤的荧光显微照片，显示出所涂覆的磺基罗丹明B的递送；并且图7E从PDMS模具上剥离后的GelMA微针贴片，插图显示了染有台盼蓝的皮肤穿刺孔；并且
图8显示出具有变化的GelMA浓度和组成的鱼GelMA的凝胶硬度(储能模量)。
具体实施方式
如上所述，需要一种改进的微针装置。
本发明的微针装置提供了优于现有微针的许多优点。例如，微针装置可以有效地用于任何区域或表面，并且可以在皮肤上以任何方向滚动。这与常规微针不同，常规微针仅限于在某些皮肤表面和区域使用，并且允许进行一维运动(仅向下按压，例如在微针贴片或微针戳的情况下)或进行二维运动(向下按压并沿一个方向滚动，例如在真皮滚轮的情况下)。本发明的微针装置可向下按压并且沿两个方向滚动，由此实现三维运动。与真皮滚轮相比的本发明的微针装置的皮肤结构和运动的示意图显示于图1中。
根据第一方面，本发明提供一种微针装置，其包括基材和从基材突出的多根微针，其中，所述基材是基本球形的，并且在使用时微针装置具有三维运动。
为了本发明的目的，三维运动限定为在表面(特别是皮肤表面)上以任意方向运动。
基材可以是任意合适基材。例如，基材可以是支撑从其上突起的微针的主体。根据具体方面，基材是基本球形的。
为了本发明的目的，“基本球形”是指偏离度足够小以致于与将基材识别为球形的偏差不可测量。具体来说，术语“基本球形”可以包括球形或近球形的基材。球形或近球形可以包括适用于3D打印的基材，并且该基材的尺寸具有低纵横比并且避免锯齿状或不规则形状。例如，基本球形基材可以具有≤2的纵横比。具体来说，基材的纵横比可以≤1.2。“纵横比”可以限定为基材的最长尺寸与基材的最短尺寸的比率。
基材可以具有合适的大小。例如，基材的平均直径可以为0.05-100mm。具体来说，平均直径可以为0.1-90mm、0.5-85mm、1-80mm、5-75mm、10-70mm、15-65mm、20-60mm、25-55mm、30-50mm、35-45mm。更具体地说，基材的直径可以为0.05-10mm。
微针装置可以包括任意合适尺寸和形状的微针。微针可以是中空或实心的微针。根据具体方面，包含在微针装置中的多根微针中的每一根可以具有相同或不同的高度(长度)。高度可以是任何合适的高度。具体来说，高度可以是实现治疗剂或美容剂给予的合适高度，但同时又要足够短，以避免与神经接触，从而减少疼痛的可能性并避免出血的可能性。微针的高度还取决于待使用微针装置的表面。例如，多根微针中每一根的平均高度可以为10-3000μm。具体来说，多根微针中每一根的高度可以为50-2800μm、100-2500μm、150-2200μm、200-2000μm、250-1800μm、300-1500μm、350-1200μm、400-1100μm、450-1000μm、500-950μm、550-900μm、600-850μm、650-800μm、700-750μm。更具体地说，高度可以为50-500μm。
多根微针中的每一根可以具有相同或不同的形状。从基材突出的多根微针可以是针状的，或者包括针状的结构。然而，为了本发明的目的，微针可以不限于具有锥形尖端的针状结构，并且可以包括没有锥形尖端的结构。根据具体方面，多根微针中每一根可以是锥形或角锥形的。例如，多根微针中每一根都可以具有圆锥形状或多边形角锥形状(例如，三角形角锥、正方形角锥)或其它合适形状。具有不同形状的本发明微针装置的不同实施方式的实例如图2所示。
微针装置的微针可以间隔开设置。例如，微针装置可以具有合适的微针密度。需要合适的微针密度以实现皮肤的有效刺穿。然而，如果微针密度过高，则维持微针的强度可能会变得困难。
微针装置可以由任何合适的材料制成。例如，微针装置可以包括明胶、明胶甲基丙烯酸酯水凝胶、透明质酸、硅酮、聚合物、糖、玻璃、陶瓷和/或金属。
聚合物可以是任意合适聚合物。例如，聚合物可以是、但不限于：羧甲基纤维素(CMC)或CMC钠、支链淀粉、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚L-乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸-共-乙醇酸(PLGA)、环烯烃聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)或聚乙二醇(PEG)-纤维蛋白原水凝胶。
糖可以是、但不限于：半乳糖、麦芽糖或糊精。
金属可以是、但不限于：不锈钢、钛、钯、钯-钴合金、或镍。
为了本发明的目的，明胶甲基丙烯酸酯(GelMA)水凝胶(甲基丙烯酰基明胶)是指包含大量甲基丙烯酰胺基团和少量甲基丙烯酸酯基团的明胶衍生的水凝胶。GelMA是有利的，因为由于明胶的天然特性，其抗原性较低。此外，GelMA是生物相容的、可生物降解的、无毒且无免疫原性的，使其成为用于与人皮肤接触的安全材料。另一个优点是，由于GelMA源自明胶，富含用于皮肤胶原蛋白替代物的明胶源，因此包含GelMA的微针装置可用作抗衰老剂，并且可以安全地用于药物输送。
根据具体方面，包含在明胶和/或明胶甲基丙烯酸酯水凝胶中凝胶可以源自：猪源、牛源、鱼源或其组合。具体来说，明胶可以源自猪源或鱼源。更具体地说，明胶源自猪皮或鱼皮。
微针装置可以包含合适的添加剂。具体来说，明胶、明胶甲基丙烯酸酯水凝胶、透明质酸和/或聚合物可以包含添加剂。更具体地说，明胶甲基丙烯酸酯水凝胶可以包含合适的添加剂。例如，所述添加剂可以是水凝胶强化添加剂。具体来说，所述添加剂可以是：磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。
根据具体方面，微针装置可以是一次性微针装置。因此，所述微针装置可以适用于仅单次使用。以此方式，不会出现使用后清洁不当的问题，因此微针装置将消除任何污染和感染的风险。还可以保持微针装置的无菌性。
所述微针装置可以用于穿透皮肤或组织。具体来说，微针装置可以用于治疗剂或美容剂的经皮递送或口腔递送。因此，微针装置可以包含治疗剂或美容剂。
为了本发明的目的，治疗剂或美容机可以是在待给予的对象中发挥治疗或预防作用的任何物质。为了本发明的目的，可以使用任意合适的治疗剂和/或美容剂。例如，治疗剂可以是、但不限于药物，并且美容剂可以是但不限于精油、精华等。具体来说，治疗剂可以是经皮递送的药物。
根据具体方面，包含在位置装置中的治疗剂或美容剂可以是任意合适形式的。例如，治疗剂或美容剂可以涂覆在微针装置上、包封至微针装置中、或者与微针装置共同配置。涂层可以任意合适方法形成。例如，含有治疗剂或美容剂的涂层可以通过(但不限于)如下方式施加至微针装置：喷涂、浸涂、干式涂覆(dry coating)、静电涂覆等。例如，可以在微针装置的多根微针的每一根上、仅一些微针上、以及/或者微针装置的基材上形成涂层。涂层可以仅形成于微针的尖端部分上或微针的整个表面上。
对于医生和患者，药物的口服给予仍然是最优选且最容易的药物给予方式。然而，对于胰岛素等药物，吸收和生物利用度可能受限于胃肠(GI)道中的蛋白酶和pH环境。因此，这些药物需要化学修饰，或者，如果需要口服递送此类药物，则需要与纳米载体或物理方法一起给予。根据另一方面，还提供了用于口服给予的胶囊，其包含如上所述的微针装置。胶囊可以是任何合适的胶囊。例如，胶囊可以是肠溶胶囊。
当包含药物的微针装置包封在胶囊中时，本发明的微针装置可以适用于口服递送。具体来说，微针装置的尺寸可以根据人肠的直径进行选择。根据具体方面，微囊可以包含由GelMa形成的微针装置。由于GelMA是源自动物源的细胞友好的生物相容材料，因此包含GelMA所制成的微针装置的胶囊可以是可食用且更安全的装置。治疗剂可以纳入微针装置中。胶囊、特别是肠溶胶囊将保护微针装置免受胃部环境的酸度损害。在肠溶胶囊在上部肠道破裂后，包含在肠溶胶囊中的微针装置将被释放，并且微针装置将穿透组织以某种方式释放治疗剂。微针装置的包封和释放的示意图显示于图3中。
根据第三方面，本发明提供一种形成如上所述微针装置的方法。
所述方法可以包括直接3D打印微针装置。3D打印的微针装置可以由任何合适的材料形成。具体来说，所述方法包括：使液体丙烯酸酯单体化合物聚合成固体聚合化合物，并且其中反应以自下而上的配置逐层重复。
或者，形成如上所述微针装置的方法包括：
-提供微针装置的3D打印模具，其中该模具是基本球形的，并且包含从模具突出的多个突起；
-用前体溶液浇铸模具；和
-使得前体溶液固化以形成微针装置。
所述提供包括：提供合适的3D打印的模具。微针装置的3D打印模具可以具有合适的尺寸。具体来说，可以基于微针装置的应用和微针装置的使用者来选择尺寸。换言之，本发明的微针装置可以针对特定使用者进行定制。
根据具体方面，前体溶液包括明胶水凝胶前体溶液或明胶甲基丙烯酸酯水凝胶前体溶液。前体溶液还可以包含光引发剂。为了本发明的目的，可以使用任意合适的光引发剂。具体来说，光引发剂可以是能够交联以形成水凝胶的任意合适的光引发剂。例如，所述光引发剂可以是、但不限于：(1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮)(即，Irgacure 2959)、(双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦(即，Irgacure 819)、或它们的组合。
包含在明胶水凝胶前体溶液或明胶甲基丙烯酸酯水凝胶前体溶液中的凝胶可以包括源自任何合适来源的明胶。具体来说，明胶可以源自：猪源、牛源、鱼源或其组合。具体来说，明胶可以源自猪源或鱼源。更具体地说，明胶可以源自猪皮或鱼皮。
前体溶液还可以包含合适的添加剂。例如，所述添加剂可以是水凝胶强化添加剂。具体来说，所述添加剂可以是：磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。
使水凝胶前体溶液固化以形成微针装置可以在合适条件下进行。例如，固化可以在紫外光(UV)、可见光或红外光下固化预定时间。具体来说，固化可以在波长200-850μm的光下。预定时间可以为至少30秒。例如，预定时间可以为2-300分钟，5-240分钟、10-200分钟、15-180分钟、30-150分钟、45-120分钟、60-100分钟、75-90分钟。更具体地说，固化可以为约30分钟。
现在相对于特定实施方式描述形成本发明微针装置的方法。该方法的示意图如图4(B)所示。使用合适的3D打印方法制备3D打印模具。然后，使模具固化预定时间，然后用合适的溶剂(例如异丙醇(IPA)或丙酮)洗涤，随后，浇铸到合适的聚合物中，如图4(B)的步骤1所示。例如，聚合物可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。然后，将聚合物浇铸的模具在预定温度下固化预定时间。然后将微针装置模具从打印模具上剥离(图4(B)的步骤2)，并用水凝胶前体溶液填充(图4(B)的步骤3)。水凝胶前体溶液可以是如上所述的。然后，将前体溶液固化(图4(B)的步骤4)一段合适的时间，然后将其暴露在紫外线下以形成微针装置。
本发明的方法提供了一种微针装置，其包括基材和从基材突出的多根微针。如图4(B)所示的模塑方法的优点在于，尽管从基材上突出的微针尺寸很小，但是当将微针装置从在其中成型的模具中取出时，微针不会断裂。
尽管前文的描述已经描述了示例性实施方式，但是相关技术领域的技术人员将理解，可以在不背离本发明的情况下进行许多变化。
目前大致描述了本发明内容，通过参考以说明方式提供的以下实施例能更容易理解本发明，但这些实施例不意在限制本发明内容。
实施例
实施例–微针装置的制备和测试
微针装置的3D打印
使用Solidwork 2015或3D Builder(微软公司(Microsoft))将微针装置设计为合适的尺寸，并使用Titan 3D打印机(Kudo3D公司)进行打印。使用市售的可浇铸树脂(3DM可浇铸树脂，Kudo3D公司(Kudo3D Inc.))来3D打印微针装置。其它可3D打印的材料(例如，明胶、明胶甲基丙烯酸酯水凝胶、透明质酸、硅酮、聚合物、糖、玻璃、陶瓷和/或金属)还可以与合适的3D打印机一起使用。参照Kudo3D公司网站的“推荐的打印参数：曝光时间、抬起高度和抬起速度”指南确定打印参数。Titan 3D打印机基于适用于光敏聚合物材料的数字光处理技术工作。从打印材料的液体池逐层打印微针装置。用异丙醇(IPA)冲洗打印的微针装置，以除去残留的树脂，然后在UV室中后固化2小时。在SMZ1500立体显微镜(日本尼康公司(Nikon,Japan))上检查了3D打印微针装置的结构完整性，结果如图5A(i)和(ii)所示，这是通过此方法形成的两种不同形状的微针装置。然后打印的微针装置存储在干燥条件下，并用于皮肤渗透研究。
微针装置模具的3D打印
由与以上关于微针装置的3D打印所述相同的方式形成3D打印的微针装置模具。3D打印微针装置的基材大小以及与突起的高度和角度有关的微针尺寸取决于使用3D打印软件所用的设计参数。
使用市售可浇铸树脂(3DM可浇铸树脂，Kudo3D公司)来打印3D打印模具。
PDMS模具制备
用异丙醇(IPA)洗涤3D打印的模具以去除残留的树脂，并在UV下固化2小时，随后浇铸PDMS前体溶液。随后将PDMS浇铸的模具在80℃的烘箱中固化2小时。将PDMS微针装置模具从打印模具上剥离，并用GelMA前体溶液进行填充(图4(B))。图5A、5B和5C分别显示了使用市售树脂的打印的微针装置、3D打印微针装置模具和放大的微针模具。图5D显示了在取出打印模具后的PDMS模具。可以看出，打印结构已完全转移到PDMS模具中。
GelMA合成
鱼明胶、猪明胶(A型，凝胶强度300)、甲基丙烯酸酐(MA)(含有2,000ppm的topanolA作为抑制剂，94％)和透析管(MWCO 12,400)购自西格玛公司(Sigma)。由Bulcke等人，2000，生物大分子(Biomacromolecules)，1：31-38中描述的方案修改了GelMA的合成。反应是在50℃下进行的，使用10g明胶(来自鱼源或猪源)并溶于80ml去离子(DI)水中。用3.1M氢氧化钠将透明明胶溶液的pH调节至9，然后在剧烈搅拌下将6ml MA滴加到热明胶溶液中(50℃)。反应3小时后，添加200ml的去离子水以终止反应，并将所有溶液放入浸入大量热去离子水(～5升)的透析管中5天，以去除低分子量杂质。水每天更换。透析后，将凝胶溶液冻干5天，并保存在-80℃。GelMA的甲基丙烯酸化程度为约70％。
水凝胶制备及随后的微针装置合成
鱼和猪的GelMA的方案是相似的，不同之处在于，猪GelMA在室温下固化时需要加热控制器。将0.5克或1克冻干的GelMA溶于5ml热去离子水(50℃)中，分别制备10％或20％的GelMA溶液。相对于10w/v％的光引发剂原液，将0.1克的Irgacure 2959溶解在1毫升的70％乙醇中。随后将1v/v％的光引发剂原液添加到透明GelMA溶液中，形成GelMA前体溶液。将GelMA前体溶液倒入PDMS模具中，并在真空下脱气30-60分钟。对于鱼GelMA，将真空室温度设置为室温；对于猪GelMA，将真空室温度设置为50℃。然后将经填充的PDMS微针装置模具在UV(Omnicure公司)下固化1-5分钟，然后放入4℃的冰箱中，并装入穿孔的盒中以缓慢蒸发水(图4(B))。冷的缓慢蒸发可保持微针形状。一旦微针装置收缩并变硬，将其从PDMS模具中取出而不会断裂。在SMZ1500立体显微镜(日本尼康公司)下检查所制备的微针装置的结构完整性。
微针装置原型
图6显示了从PDMS模具中取出后的GelMA微针装置。微针装置的形状保持为具有未断裂针的阳模的形状。去除后保持微针颗粒结构完整性的关键因素是冷的缓慢蒸发以去除水分，从而使微针装置变硬并使其收缩至合适尺寸以从模具中取出。
皮肤穿透演示
人类尸体皮肤由58岁的女性捐赠，并从Science Care(美国亚利桑那州凤凰城)获得。人皮肤的使用已获得新加坡国立大学机构审查委员会的批准。在皮肤上开始工作之前，将所形成的微针装置浸入0.2w/v％的磺基若丹明B中2小时，并在40℃空气干燥20分钟。使用Nikon SMZ25立体显微镜在荧光下观察涂层，如图7A和7B所示。通过拇指施加柔和的力，将所得微针装置一次沿一个方向在人皮肤上滚动而不会使针断裂。使用乙醇清洁工作区域后，获得了微针装置插入后的皮肤荧光显微照片，从而证明了磺基罗丹明B的递送(图7C和7D)。
还制备了GelMA微针贴剂，以证明GelMA适合通过皮肤穿刺测试透皮递送。图7E显示了从PDMS模具上剥离后的GelMA微针贴片，插图显示了将微针贴片施加在人尸体后的皮肤穿刺孔。结果，GelMA微针装置可用于透皮递送。因此，这显示出本发明的微针装置可用于透皮递送。
微针装置硬度控制
使用Anton Paar流变仪测量GelMA微针装置的储能模量(凝胶硬度)。在存在磷酸钙微粒的情况下，凝胶硬度显著提高(相对于10％GelMA，提高了两个数量级)(图8)。结果显示出微针装置的硬度可以提高多达三个数量级，并且因此可以很好地控制皮肤渗透。

Claims (21)

1.一种微针装置，其包括基材和从基材突出的多根微针，其中，所述基材是基本球形的，并且在使用时，微针装置具有三维运动。
2.如权利要求1所述的微针装置，其中，所述微针装置包括明胶、明胶甲基丙烯酸酯水凝胶、透明质酸、硅酮、聚合物、糖、玻璃、陶瓷和/或金属。
3.如权利要求2所述的微针装置，其中，所述明胶和/或明胶甲基丙烯酸酯水凝胶包括源自如下的明胶：猪源、牛源、鱼源或其组合。
4.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述微针装置还包含：磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。
5.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述装置是一次性的。
6.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述微针装置还包含治疗剂或美容剂。
7.如权利要求6所述的微针装置，其中，以微针装置上的涂层的形式包含所述治疗剂或美容剂。
8.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述基材的平均直径为0.05-100mm。
9.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述多根微针中的每一根具有相同或不同的高度。
10.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述多根微针中的每一根的平均高度为10-3000μm。
11.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述多根微针中的每一根具有相同或不同的形状。
12.如权利要求11所述的微针装置，其中，所述多根微针中的每一根是圆锥形或角锥形的。
13.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述微针装置用于穿透皮肤或组织。
14.如前述权利要求中任一项所述的微针装置，其中，所述微针装置用于治疗剂或美容剂的经皮递送或口服递送。
15.一种用于口服给予的胶囊，其包含如前述权利要求中任一项所述的微针装置。
16.如权利要求15所述的胶囊，其中，所述胶囊是肠溶胶囊。
17.一种形成如权利要求1-14中任一项所述的微针装置的方法，所述方法包括3D打印微针装置。
18.一种形成如权利要求1-14中任一项所述的微针装置的方法，所述方法包括：
-提供微针装置的3D打印模具，其中，所述模具是基本球形的，并且包含从模具突出的多个突起；
-用前体溶液浇铸模具；和
-使得水凝胶前体溶液固化以形成微针装置。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述前体溶液包含明胶甲基丙烯酸酯水凝胶前体溶液以及光引发剂。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述明胶甲基丙烯酸酯水凝胶前体溶液包含源自如下的明胶：猪源、牛源、鱼源或其组合。
21.如前述权利要求18-20中任一项所述的方法，其中，所述前体溶液还包含：磷酸钙、碳酸钙、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管或它们的组合。
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