RU2414255C1 - Method of liquid substance introduction in microcapsules and related device for implementation thereof - Google Patents
Method of liquid substance introduction in microcapsules and related device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2414255C1 RU2414255C1 RU2009125254/14A RU2009125254A RU2414255C1 RU 2414255 C1 RU2414255 C1 RU 2414255C1 RU 2009125254/14 A RU2009125254/14 A RU 2009125254/14A RU 2009125254 A RU2009125254 A RU 2009125254A RU 2414255 C1 RU2414255 C1 RU 2414255C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microchannel plate
- microcapsules
- liquid
- liquid substance
- lattice
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологий и предназначено для введения порций жидких лекарственных составов и активных веществ одновременно большому числу живых микроорганизмов.The invention relates to the field of biotechnology and is intended for the introduction of portions of liquid medicinal compositions and active substances at the same time to a large number of living microorganisms.
В последнее время возникла необходимость в целенаправленной доставке лекарственных препаратов к органам человека, пораженным, например, раком. Доставка может осуществляться разными способами, например через прокалывание иглой, которая достигает пораженного органа, путем перемещения ферромагнитных микрокапсул по кровеносным сосудам магнитным полем. В качестве носителей лекарственных препаратов можно использовать синтетические микрокапсулы с тонкими полимерными стенками или живые микроорганизмы, являющиеся природными микрокапсулами. Последний метод позволяет по кровеносным сосудам адресно доставить лекарственный препарат в нужное место живого организма, например человека, где микроорганизмы-капсулы со временем распадаются и выносятся вместе с продуктами метаболизма. Для осуществления этого метода необходимо произвести введение лекарств очень большому числу микроорганизмов. Здесь их число должно составлять миллионы и десятки миллионов штук, что требует организации поточного процесса введения инъекций большому числу микроорганизмов.Recently, there has been a need for targeted delivery of drugs to human organs affected, for example, by cancer. Delivery can be carried out in various ways, for example, by piercing with a needle, which reaches the affected organ, by moving the ferromagnetic microcapsules through the blood vessels with a magnetic field. Synthetic microcapsules with thin polymer walls or living microorganisms, which are natural microcapsules, can be used as drug carriers. The latter method allows the drug to be targeted through the blood vessels to the desired location in a living organism, such as a person, where capsule microorganisms break up and pass along with metabolic products over time. To implement this method, it is necessary to administer drugs to a very large number of microorganisms. Here, their number should be millions and tens of millions of pieces, which requires the organization of a continuous process of injecting a large number of microorganisms.
В патентной литературе имеются сведения о способах и устройствах введения микродоз активных веществ или генетического материала в клетки или микроорганизмы.The patent literature contains information on methods and devices for introducing microdoses of active substances or genetic material into cells or microorganisms.
Известен способ и устройство введения активных веществ в микроорганизмы из раствора по патенту РФ №2224556 (опубл. 27.02. 2004), в котором они свободно плавают, через проколы в стенке микроорганизмов, создаваемые лазерным излучением. Этот метод не всегда приемлем, так как при этом трудно контролировать объем и качество вводимого в микроорганизмы вещества.A known method and device for introducing active substances into microorganisms from a solution according to RF patent No. 2224556 (publ. February 27, 2004), in which they float freely, through punctures in the wall of microorganisms created by laser radiation. This method is not always acceptable, since it is difficult to control the volume and quality of the substance introduced into the microorganisms.
Известны способы и устройства, в которых активный материал вводится в макроскопические объемы клеток методом прокалывания.Known methods and devices in which the active material is introduced into macroscopic volumes of cells by piercing.
В частности, известно устройство введения лекарств через прокалывание с использованием решетки микроигл по патенту РФ №2209640 (опубл. 15.07.1996), соединенных с резервуаром с лекарством. Изобретение описывает конкретные конструкции микроигл, способы создания импульса вспрыскивающего давления и регулировки величины порции лекарства. Основными проблемами здесь являются фиксация микроорганизмов в строго определенном положении и организация непрерывного процесса инъекций.In particular, a device for administering drugs through piercing using a microneedle lattice according to the patent of the Russian Federation No. 2209640 (publ. July 15, 1996) connected to the drug reservoir is known. The invention describes specific designs of microneedles, methods of creating an impulse of spraying pressure and adjusting the size of a portion of the drug. The main problems here are the fixation of microorganisms in a strictly defined position and the organization of a continuous injection process.
Наиболее близкими к предлагаемым изобретениям являются способ и устройство введения активного генетического материала (биологического вещества) в макроскопические конгломераты из клеток методом прокалывания по патенту США №5457041 (опубл. 10.10.1995).Closest to the proposed inventions are a method and device for introducing active genetic material (biological substance) into macroscopic conglomerates from cells by the method of puncturing according to US patent No. 5457041 (publ. 10.10.1995).
В нем используется решетка микроигл, на концах которых помещается и удерживается вводимый материал. Решетка перемещается координатным устройством в направлении образца клеточного материала, закрепленного в специальной державке. Решетка микроигл надвигается на образец и иглы входят в клетки образца. Затем решетка выдвигается из образца, а вводимый материал остается в клетках, отрываясь от кончиков игл при обратном движении. Глубина проникновения в нужный слой клеток регулируется длиной микроигл. Наблюдение за процессом ведется в микроскоп.It uses a microneedle array, at the ends of which the input material is placed and held. The lattice is moved by a coordinate device in the direction of the sample of cellular material fixed in a special holder. A microneedle array moves over the sample and needles enter the cells of the sample. Then the lattice is pulled out of the sample, and the introduced material remains in the cells, breaking away from the tips of the needles during the reverse movement. The penetration depth into the desired layer of cells is regulated by the length of microneedles. The process is monitored under a microscope.
Недостатком данного способа является необходимость использования макрообъемов биологического вещества для закрепления в державке. Основной проблемой введения инъекций в микроорганизмы через прокалывание является их фиксация в пространстве в месте расположения микроигл. Обычно микроорганизмы свободно плавают в физиологическом растворе или воде и операция прокалывания стенки и введения инъекции не возможна без их четкой фиксации на жестком основании. Другим недостатком этого изобретения является невозможность организации непрерывного процесса введения активного вещества сразу большому числу микроорганизмов.The disadvantage of this method is the need to use macroscopic biological substances for fixing in the holder. The main problem of introducing injections into microorganisms through piercing is their fixation in space at the location of microneedles. Typically, microorganisms float freely in physiological saline or water, and the operation of piercing the wall and injecting is not possible without their clear fixation on a rigid base. Another disadvantage of this invention is the impossibility of organizing a continuous process of administration of the active substance to a large number of microorganisms at once.
Предлагаемыми изобретениями решается задача организации процесса непрерывного введения жидких веществ одновременно в большое число микрокапсул.The proposed inventions solve the problem of organizing the process of continuous introduction of liquid substances simultaneously into a large number of microcapsules.
Данный технический результат достигается благодаря использованию способа введения жидких веществ одновременно большому числу микрокапсул посредством предлагаемого устройства для его осуществления.This technical result is achieved through the use of the method of introducing liquid substances simultaneously to a large number of microcapsules through the proposed device for its implementation.
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе введения жидкого вещества в микрокапсулы с помощью решетки микроигл и микроканальной пластины новым является то, что микрокапсулы в потоке жидкости подают на вход в микроканальную пластину, при этом диаметр каналов ее меньше размера микрокапсул, которые задерживаются на входе в микроканальную пластину после отвода через нее жидкости. Затем перемещают решетку микроигл до прокалывания оболочки микрокапсул и вводят жидкое вещество. После чего удаляют заполненные микрокапсулы, изменяя направление течения потока жидкости сквозь микроканальную пластину на обратное.To obtain such a technical result in the proposed method for introducing a liquid substance into microcapsules using a microneedle array and a microchannel plate, it is new that microcapsules in the fluid flow are fed into the microchannel plate, while the diameter of its channels is smaller than the size of the microcapsules that are delayed at the entrance to microchannel plate after drainage of fluid through it. Then, the microneedle array is moved until the microcapsule membrane is pierced and a liquid substance is introduced. Then the filled microcapsules are removed, changing the direction of the flow of the fluid flow through the microchannel plate to the opposite.
Отличительными признаками предлагаемого способа являются фиксация микрокапсул на входе в каналы микроканальной пластины, диаметр каналов которой меньше размера микрокапсул, путем протока несущей их жидкости сквозь микроканальную пластину, перемещение решетки микроигл до прокалывания оболочки микрокапсул и ввод жидкого вещества, удаление заполненных микрокапсул путем изменения направления течения потока жидкости на обратное. Это позволяет осуществлять ввод жидких веществ одновременно в большое число микрокапсул путем прокалывания стенки.The distinguishing features of the proposed method are the fixation of microcapsules at the entrance to the channels of the microchannel plate, the diameter of the channels of which is smaller than the size of the microcapsules, by flowing the carrier fluid through the microchannel plate, moving the microneedle array before piercing the shell of the microcapsule and introducing a liquid substance, removing filled microcapsules by changing the direction of the flow stream fluid on the contrary. This allows the introduction of liquid substances simultaneously into a large number of microcapsules by piercing the wall.
Для достижения такого технического результата предлагается устройство для введения жидкого вещества в микрокапсулы, содержащее микроканальную пластину, решетку с микроиглами и резервуар вводимого в микрокапсулы жидкого вещества, в котором решетка с микроиглами установлена соосно с микроканальной пластиной, а микроиглы сообщаются с резервуаром вводимого в микрокапсулы жидкого вещества. Предлагаемое устройство содержит канал с включающей микрокапсулы жидкостью, в котором установлены микроканальная пластина, решетка микроигл, поршневой узел и клапаны для обеспечения движения жидкости с микрокапсулами через микроканальную пластину в упомянутом канале с жидкостью в одном направлении, решетка микроигл имеет возможность перемещения навстречу микроканальной пластине на расстояние прокалывания оболочки микрокапсул. При этом каналы в микроканальной пластине имеют меньший, чем размер микрокапсул, диаметр.To achieve this technical result, a device is proposed for introducing a liquid substance into microcapsules containing a microchannel plate, a microneedle array and a reservoir of a liquid substance introduced into the microcapsule, in which the microneedle array is coaxial with the microchannel plate, and the microneedles communicate with the reservoir of the liquid substance introduced into the microcapsule . The proposed device contains a channel including a microcapsule liquid, in which a microchannel plate, a microneedle lattice, a piston assembly and valves are installed to ensure the movement of liquid with microcapsules through a microchannel plate in the aforementioned channel with liquid in one direction, the microneedle lattice can be moved towards the microchannel plate at a distance piercing the shell of microcapsules. Moreover, the channels in the microchannel plate have a diameter smaller than the size of the microcapsules.
Использование микроканальной пластины, установленной вместе с решеткой микроигл в канале для подачи микрокапсул в потоке жидкости с поршневым узлом и клапанами, обеспечивающими необходимое направление течения жидкости через микроканальную пластину, позволяет фиксировать большое число микрокапсул и осуществлять непрерывный процесс введения в них жидких веществ.The use of a microchannel plate installed together with a microneedle array in a channel for supplying microcapsules in a fluid stream with a piston assembly and valves providing the necessary direction of fluid flow through the microchannel plate allows one to fix a large number of microcapsules and carry out a continuous process of introducing liquid substances into them.
Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.These features are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field and, therefore, the solution is new and has an inventive step.
Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - схема устройства для введения жидкого вещества в микрокапсулы в фазе фиксации микрокапсул на микроканальной пластине; на фиг.2 - схема устройства в фазе введения жидкого вещества в микрокапсулы; на фиг.3 - вид А фиг.2; на фиг.4 - схема устройства в фазе вывода микрокапсул из канала.The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of a device for introducing a liquid substance into microcapsules in the phase of fixing microcapsules on a microchannel plate; figure 2 - diagram of the device in the phase of introduction of the liquid substance into the microcapsules; figure 3 is a view a of figure 2; figure 4 - diagram of the device in the phase of output of microcapsules from the channel.
Предлагаемое устройство состоит из канала 1 (фиг.1), в котором установлена микроканальная пластина 2, решетка с микроиглами 3 и резервуар вводимого в микрокапсулы жидкого вещества 4, в котором решетка с микроиглами 3 установлена соосно с микроканальной пластиной 2, микроиглы сообщаются с резервуаром вводимого в микрокапсулы жидкого вещества 4, поршневой узел 5 с поршнем 6 обеспечивают необходимое движение жидкости с микрокапсулами 7 через микроканальную пластину 2 в одном направлении. Вход в поршневой узел 5 закрыт микроканальной пластиной 2, через которую протекает жидкость. В зависимости от направления движения поршня 6 жидкость может втекать или вытекать через каналы пластины 2. Клапаны 8 и 9 предназначены для организации движения жидкости с микрокапсулами по каналу 1 в одном направлении - слева направо.The proposed device consists of a channel 1 (Fig. 1), in which a
Устройство, реализующее в непрерывном режиме способ введения жидкого вещества в микрокапсулы, осуществляется следующим образом.A device that implements in a continuous mode the method of introducing a liquid substance into microcapsules is as follows.
В канал 1 подается поток жидкости, несущий микрокапсулы 7. На фиг.1 стрелками указано направление течения жидкости. Клапан 8 в этой фазе работы пропускает жидкость с микрокапсулами 7 к микроканальной пластине 2 из-за разницы в давлении над и под микроканальной пластиной 2, создаваемой движением вниз поршня 6. По этой же причине клапан 9 в этой фазе работы закрыт и не дает потоку жидкости течь направо. При этом поток жидкости, содержащий плавающие в ней микрокапсулы 7, течет сквозь каналы микроканальной пластины 2 вниз (см. фиг.1), засасывая и фиксируя микрокапсулы 7 на входе в каналы, поскольку каналы в микроканальной пластине имеют меньший, чем размер микрокапсул 7, диаметр. Движение поршня 6 вниз продолжается до тех пор, пока большинство каналов в микроканальной пластине 2 не заполнится микрокапсулами 7. Контроль о заполнении микроканальной пластины 2 микрокапсулами 7 можно осуществлять по величине сопротивления движению поршня 6.A fluid
После заполнения большинства каналов микроканальной пластины 2 микрокапсулами 7 на микроканальную пластину 2 надвигается регулярная решетка микроигл 3. Решетка микроигл 3 сообщена с резервуаром 4, содержащим вводимое жидкое вещество. Решетка с микроиглами 3 расположена соосно каналам микроканальной пластины 2. После достижения определенного расстояния между микроканальной пластиной 2 и решеткой микроигл 3, при котором имеет место наибольшая вероятность прокалывания стенок микрокапсул 7, решетка микроигл 3 останавливается, давление в резервуаре 4 на некоторое время поднимается и происходит введение жидкого вещества в микрокапсулы 7 (см. фиг.2, 3). Число микрокапсул 7, в которые введено жидкое вещество, будет составлять порядка числа каналов и микроигл на микроканальной пластине 2 и решетке микроигл 3. Диаметр каналов на микроканальной пластине 2 выбирался исходя из размера микрокапсул 7, чтобы не допустить проскока микрокапсул 7 через каналы. После введения жидкого вещества решетка микроигл 3 отодвигается от микроканальной пластины 2 в исходное положение. При этом клапан 8 открыт, а клапан 9 закрыт, так как поршень 6 продолжает движение вниз, поддерживая необходимый для фиксации микрокапсул 7 перепад давления.After filling the majority of the channels of the
Затем направление течения жидкости сквозь микроканальную пластину 2 меняется на обратное за счет смены направления движения поршня 6, который выталкивает жидкость через каналы микроканальной пластины 2, как показано на фиг.4. При этом микрокапсулы 7 отбрасываются от микроканальной пластины 2 и выносятся вместе с жидкостью через клапан 9 на выход из канала 1, а клапан 8 закрыт и не позволяет смешиваться микрокапсулам 7 до и после введения жидкого вещества. Таким образом, осуществляется единичный цикл процесса введения жидких веществ в большое число микрокапсул 7.Then, the direction of fluid flow through the
Далее трехфазный цикл процедуры введения жидкого вещества повторяется вновь. В процессе повторения циклов через капал 1 слева направо идет квазинепрерывный поток жидкости, содержащей микрокапсулы 7 до и после введения жидкого вещества.Next, the three-phase cycle of the procedure for introducing a liquid substance is repeated again. In the process of repeating cycles through the
Таким образом, использование предлагаемых изобретений позволяет организовать непрерывный процесс введения жидких веществ одновременно большому числу микрокапсул, вследствие чего повышается эффективность процесса.Thus, the use of the proposed inventions allows you to organize a continuous process of introducing liquid substances simultaneously to a large number of microcapsules, thereby increasing the efficiency of the process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009125254/14A RU2414255C1 (en) | 2009-07-01 | 2009-07-01 | Method of liquid substance introduction in microcapsules and related device for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009125254/14A RU2414255C1 (en) | 2009-07-01 | 2009-07-01 | Method of liquid substance introduction in microcapsules and related device for implementation thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009125254A RU2009125254A (en) | 2011-01-10 |
RU2414255C1 true RU2414255C1 (en) | 2011-03-20 |
Family
ID=44053585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009125254/14A RU2414255C1 (en) | 2009-07-01 | 2009-07-01 | Method of liquid substance introduction in microcapsules and related device for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2414255C1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2662432C2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-07-26 | Кориум Интернэшнл, Инк. | Microstructure array for delivery of active agents |
US10195409B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-02-05 | Corium International, Inc. | Multiple impact microprojection applicators and methods of use |
US10238848B2 (en) | 2007-04-16 | 2019-03-26 | Corium International, Inc. | Solvent-cast microprotrusion arrays containing active ingredient |
US10384045B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-08-20 | Corium, Inc. | Microarray with polymer-free microstructures, methods of making, and methods of use |
US10384046B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-08-20 | Corium, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent and methods of use |
US10624843B2 (en) | 2014-09-04 | 2020-04-21 | Corium, Inc. | Microstructure array, methods of making, and methods of use |
US10857093B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-12-08 | Corium, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent, methods of use, and methods of making |
US11052231B2 (en) | 2012-12-21 | 2021-07-06 | Corium, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent and methods of use |
US11110259B2 (en) | 2013-03-12 | 2021-09-07 | Corium, Inc. | Microprojection applicators and methods of use |
US11419816B2 (en) | 2010-05-04 | 2022-08-23 | Corium, Inc. | Method and device for transdermal delivery of parathyroid hormone using a microprojection array |
-
2009
- 2009-07-01 RU RU2009125254/14A patent/RU2414255C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YAMAMOTO M. et al. One modification of microinjection involves pricking the cell nuclei with a solid glass needle to allow biological solutions to enter which surround the cell, Exp. Cell Res., 1982, 142:79-84. * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10238848B2 (en) | 2007-04-16 | 2019-03-26 | Corium International, Inc. | Solvent-cast microprotrusion arrays containing active ingredient |
US11419816B2 (en) | 2010-05-04 | 2022-08-23 | Corium, Inc. | Method and device for transdermal delivery of parathyroid hormone using a microprojection array |
US11052231B2 (en) | 2012-12-21 | 2021-07-06 | Corium, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent and methods of use |
US11110259B2 (en) | 2013-03-12 | 2021-09-07 | Corium, Inc. | Microprojection applicators and methods of use |
RU2662432C2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-07-26 | Кориум Интернэшнл, Инк. | Microstructure array for delivery of active agents |
US10195409B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-02-05 | Corium International, Inc. | Multiple impact microprojection applicators and methods of use |
US10384045B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-08-20 | Corium, Inc. | Microarray with polymer-free microstructures, methods of making, and methods of use |
US10384046B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-08-20 | Corium, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent and methods of use |
US11565097B2 (en) | 2013-03-15 | 2023-01-31 | Corium Pharma Solutions, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent and methods of use |
US10624843B2 (en) | 2014-09-04 | 2020-04-21 | Corium, Inc. | Microstructure array, methods of making, and methods of use |
US10857093B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-12-08 | Corium, Inc. | Microarray for delivery of therapeutic agent, methods of use, and methods of making |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009125254A (en) | 2011-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2414255C1 (en) | Method of liquid substance introduction in microcapsules and related device for implementation thereof | |
Wang et al. | Precise microinjection into skin using hollow microneedles | |
CN110004111A (en) | A kind of preparation method of organoid sphere | |
KR100892755B1 (en) | Method and devices for non-traumatic movement of a probe through biological cell material | |
CN103083794B (en) | For needle array assembly and the method for delivering therapeutic agents | |
US20130041265A1 (en) | Methods and apparatus for introducing cells at a tissue site | |
RU2012102688A (en) | DEVICE FOR SUBCUTANEOUS INJECTION WITH A HOLLOW NEEDLE MATRIX | |
CN110042077A (en) | A kind of high-throughput cultural method of organoid sphere | |
AU2009202335B2 (en) | Pulsatile flux drug delivery | |
CN110325232A (en) | Automatic injection device for fluid product | |
JP2008154849A (en) | Injector | |
CN103127586A (en) | Metal needle tube array component and disposable array type injection needle head formed by metal needle tube array component | |
Myers | An intracranial chemical stimulation system for chronic or self-infusion | |
CN109481070A (en) | A kind of implantable internal carotid constant speed injection device and its operating method | |
CN109328082A (en) | Injection device | |
CN106535858A (en) | Plunger-like mass transportation device for dermal and transdermal delivery of a liquid or solid composition | |
CN210065794U (en) | Bubble generation injector and in-vitro cell bubble touch assembly comprising same | |
KR101401781B1 (en) | Microfluidic perfusion device for cell culture and the application study and fabrication method thereof | |
KR102429707B1 (en) | Automatic apparatus for supplying cell culture media with osmosis pump | |
US20230007883A1 (en) | Injection pump needle mechanics | |
CN111164200A (en) | Three-dimensional cell culture container | |
CN102245229B (en) | Device for injection of contrast agent | |
CN205729562U (en) | The accurate microinjection apparatus of meiofauna | |
EP4061222A1 (en) | Interstitial fluid removal device | |
CN205796243U (en) | A kind of injection device with hollow metal microneedle array for medicine conveying |