CN104412160B

CN104412160B - 生物活性剂递送装置以及其制备和使用方法

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Publication number: CN104412160B
Application number: CN201380035217.XA
Authority: CN
Inventors: T·A·德塞; H·D·基拉
Original assignee: University of California
Current assignee: University of California
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2019-09-20
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: EP2856259A1; CA2875146C; EP2856259A4; IN2014DN10765A; JP6336442B2; US20150119807A1; CA2875146A1; BR112014029760A2; EP2856259B1; JP2015519366A; WO2013181107A1; CN104412160A; US9878137B2

Abstract

本发明提供一种制备包括多个储库的基本上平面的微装置的方法。总的来说，所述方法包括由生物相容聚合物的平面层形成包括多个储库的多个微装置。所述方法还包括沉积一种或多种生物活性剂至所述储库中。所述微装置被配置成附着于靶组织并且在非常接近所述组织处释放所述生物活性剂。

Description

生物活性剂递送装置以及其制备和使用方法

相关申请的交叉引用

依据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2012年5月30日提交的美国临时专利申请序列号61/653,119的提交日期的优先权；该临时专利申请的公开内容以引用的方式并入本文中。

引言

在各种常规药物施用模式之中，经口递送药物是优选途径，因为其提供若干优势。其侵袭性更小，提供更高患者顺应性、可快速获得性以及低制造成本。然而，包括以下的肠道屏障的独特集合限制了总体药物功效：胃的酸性环境、活性治疗剂穿过浓粘液和上皮界面的不良渗透、一系列药物降解肠道酶以及因肠蠕动和剪切流动条件而造成的有限的保持时间。还存在需要组合治疗的情况，其中要同时递送多种药物以实现协同作用。此外，不存在目标为诸如以下肠道疾病的策略使得副作用的危险增加：肠道易激综合征(IBS)、炎症性肠道疾病(IBD)以及克罗恩氏病(Crohn's disease)。

虽然已研制包括肠溶包衣胶囊、片剂、颗粒、脂质体、生物粘附剂以及渗透增强剂的各种经口递送系统，企图提高药物的经口生物利用率，但这些系统中许多因各种肠内部生理条件和高剪切液体流而具有不良肠道定位和低治疗功效。因此，这些系统需要以增加的频率施用并且历经延长的时间，这对于昂贵和/或毒性药物来说是不实际的。

已通过诸如乳化、液滴挤出、溶剂蒸发或纳米沉积等技术研制诸如微粒等微制造药物递送媒介物。然而，这些微粒倾向于聚集，从而引起多分散性(B.Bugarski等,AIChEJ.40(1994),1026-1031；G.H.J.Wolters等,J.Appl.Biomater.3(1992),281-286；W.T.Leach等,AAPS Pharm.Sci.Tech.6(2005),E605-E617)。这些微粒的多分散性可引起不均匀药物加载和释放(S.K.Lai等,Biomaterials.28(2007),2876-2884；J.Rejman等,Biochem.J.377(2004),159-169；C.L.Randall等,Adv.Drug Deliv.Rev.59(2007),1547-1561)。此外，球状颗粒的对称性可引起药物损失至在粘液-颗粒界面处由全方位药物释放所造成的腔中(K.M.Ainslie和T.A.Desai,Lab Chip.8(2008),1864-1878)。

因此，存在对用于递送生物活性剂至靶组织的装置的需要。本文所描述的发明满足这一需要以及其它需要。

发明概述

提供一种制备包括多个储库的基本上平面的微装置的方法。总的来说，所述方法包括由生物相容聚合物的平面层形成包括多个储库的多个微装置。所述方法还包括沉积一种或多种生物活性剂至储库中。微装置被配置成附着于靶组织并且在非常接近组织处释放生物活性剂。因此，微装置被配置成单向释放生物活性剂。

在某些实施方案中，制备包括多个储库的基本上平面的微装置的方法包括在衬底上制造生物相容聚合物的平面层，平面层包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；使用连续沉积光刻胶层、光曝露以及蚀刻在平面层中界定微装置结构；并且使用连续沉积光刻胶层、光曝露以及部分蚀刻在微装置结构中引入多个储库，其中多个储库仅在微装置的第一表面是开放的并且在微装置的第二表面是封闭的，从而产生包括多个储库的平面微装置。

在某些情况下，所述方法进一步包括沉积生物活性剂至多个储库中。生物活性剂可以包含生物活性剂和光聚合物的溶液的形式沉积，其中所述方法进一步包括将储库曝露于光，从而使溶液聚合。

在某些情况下，所述方法包括沉积包含第一生物活性剂的第一溶液至多个储库中；仅在多个储库的第一储库中使第一溶液聚合；移除未聚合的第一溶液；沉积包含第二生物活性剂的第二溶液至多个储库中并且仅在多个储库的第二储库中使第二溶液聚合。在某些实施方案中，第一溶液还可以包括预聚物，例如光聚合物，并且仅在第一储库中使第一溶液聚合可包括仅使第一储库曝露于光。在某些实施方案中，第二溶液还可以包括预聚物，例如光聚合物，并且仅在第二储库中使第二溶液聚合可包括仅使第二储库曝露于光。

在某些实施方案中，第一溶液可包含第一预聚物并且第二溶液可包含第二预聚物，其中第一生物活性剂是以与第二生物活性剂从第二储库释放相比不同的速率从第一储库释放。

在某些实施方案中，所述方法包括在已界定微装置结构之后使粘附分子附着于第一表面以促进微装置的第一表面附着于靶组织的细胞的步骤。

在某些实施方案中，所述方法包括在已在微装置结构中引入多个储库之后使粘附分子附着于第一表面以促进微装置的第一表面附着于靶组织的细胞的步骤。

在一些情况下，生物相容聚合物可以是聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)(DLPLCL)、聚(ε-己内酯)(PCL)、骨胶原、明胶、琼脂糖、聚(甲基丙烯酸甲酯)、明胶/ε-己内酯、胶原-GAG、胶原、纤维蛋白、PLA、PGA、PLA-PGA共聚物、聚(酐)、聚(羟基酸)、聚(原酸酯)、聚(丙基富马酸酯)、聚(己内酯)、聚(羟基戊酸酯)、聚酰胺、聚氨基酸、聚缩醛、可生物降解的聚氰基丙烯酸酯、可生物降解的聚氨酯和多糖、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯乙烯、聚酯、不可生物降解的聚氨酯、聚脲、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚(环氧乙烷)、以上物质的共聚物、以上物质的混合物以及以上物质的加合物或其组合。

在某些情况下，生物相容聚合物可以是聚(甲基丙烯酸甲酯)或其衍生物。在其它实施方案中，生物相容聚合物可以是聚(ε-己内酯)(PCL)或其衍生物。

在某些实施方案中，制造基本上平面层包括以约5μm至约100μm的平均厚度沉积生物相容聚合物。

在某些实例中，所述微装置的平均厚度可以是约5μm至约100μm。

在某些实施方案中，微装置可以是圆盘状的，其在形状上可以是圆形或椭圆形。在一些实施方案中，微装置的平均直径是约50μm-1000μm。

在一些情况下，多个储库可具有不同深度。在其它情况下，多个储库可具有相同或类似深度。在一些实施方案中，多个储库可具有不同体积。在一些实施方案中，多个储库可具有不同直径。

在示例性实施方案中，所述方法可进一步包括从衬底上移除微装置。

在某些情况下，细胞粘附分子是凝集素、壳聚糖、层粘连蛋白、纤维蛋白、纤维粘连蛋白、蛋白聚糖、糖蛋白、糖胺聚糖或其组合。

微装置可适合作为医疗植入物，包括胃肠植入物、牙齿植入物、心血管植入物、神经病学植入物、神经血管植入物、肌肉植入物以及眼部植入物。本发明还提供治疗需要所述植入物的患者的方法。

如上文所提到的，微装置包括生物活性剂，用于在放置于受试者中后将生物活性剂从微装置的单一表面洗脱到邻近组织。在一些实施方案中，微装置附着于粘膜表面并且提供生物活性剂到达粘膜表面的局部化递送。

在一些实施方案中，生物活性剂选自多肽、生长因子、类固醇、抗体、抗体片段、DNA、RNA和siRNA、抗微生物剂、抗生素、抗逆转录病毒药物、消炎化合物、抗肿瘤剂、抗血管生成剂以及化学治疗剂。

本文还描述了通过以上所概述的方法产生的微装置。

在阅读如以下更充分描述的本发明细节后，本发明的这些和其它目标、优势以及特征对本领域技术人员来说将变得显而易见。

图式简单说明

本文参考随附图式提供对本公开的各种实施方案的详细描述，所述随附图式简单描述如下。所述图式是说明性的。应强调的是，根据惯例，图式的各种特征并非按比例绘制。相反地，出于清楚的目的各种特征的尺寸任意扩大或减小。所述图式说明本公开的各种实施方案并且可完全或部分说明本公开的一个或多个实施方案或实施例。

图1图片A提供微装置的制造方法的示意图。图1图片B是所制造的微装置的扫描电子显微镜(SEM)图像。图1图片C描绘微装置的尺寸。

图2图片A示出了用于制造单药物或多药物加载微装置的方法的示意图。图2图片B示出了显示在同一微装置的所有三个储库中存在单一模型药物的荧光显微照片。图2图片C示出了多药物加载微装置的荧光显微照片组合图片。

图3示出了证实模型荧光团-凝集素缀合至聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的表面并且显示模型药物的加载的荧光显微照片组合图片。

图4说明微装置或水凝胶丸剂中所加载的药物渗透穿过Caco-2上皮单层。

图5示出了加载于相同微装置中的不同模型药物渗透穿过Caco-2上皮单层。

图6描绘了加载于相同微装置中但具有不同交联比率/量的交联剂的不同模型药物的控制释放和渗透。

图7示出了颗粒形状和表面官能团对微装置的体内生物粘附的影响。平面微装置与具有相同表面积的球状颗粒相比显示增强的生物粘附。通过靶向凝集素的GI上皮细胞的存在提供进一步增加。

图8示出了在不同pH值下模型FITC-BSA从PEGDMA-MMA水凝胶圆盘中释放的累积释放型态。

图9示出了与在相同和5X浓度下的阿昔洛韦(Acyclovir)溶液相比阿昔洛韦从微装置释放的血浆与时间关系曲线。

发明详述

提供一种制备包含多个储库的基本上平面的微装置的方法。总的来说，所述方法包括由生物相容聚合物的平面层形成含有多个储库的多个微装置。所述方法还包括沉积一种或多种生物活性剂至储库中。微装置被配置成附着于靶组织并且释放生物活性剂至组织中。因此，微装置被配置成单向释放生物活性剂。

在描述本发明之前，应了解，本发明不限于所描述的特定实施方案，因此当然可变化。还应了解，本文所用的术语是仅出于描述特定实施方案的目的，并且不旨在具限制性，因为本发明的范围将仅由所附权利要求书限制。

在提供数值范围的情况下，应了解，还具体地说公开了该范围的上限与下限之间的各中间值(除非上下文另外明确规定，否则保留到下限单位的十分位)。所陈述范围中的任何所陈述值或中间值之间的各更小范围以及该所陈述范围中的任何其它所陈述值或中间值均涵盖于本发明内。这些更小范围的上限与下限可独立地包括于范围内或排除在范围外，并且任一限值包括于更小范围内、两个限值均不包括于更小范围内或两个限值均包括于更小范围内的各范围也涵盖于本发明内，其受在所陈述范围内任何具体地被排除的限值的限制。在所陈述的范围包括限值中的一者或两者的情况下，排除那些所包括的限值中的任一者或两者的范围也包括在本发明内。

除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域一般技术人员通常所理解相同的含义。虽然类似或等效于本文所描述的那些方法和材料的任何方法和材料均可用于实践或测试本发明，但是现描述一些可能的和优选的方法和材料。本文所提到的所有出版物以引用的方式并入本文中，以公开和描述与所引用的出版物有关的方法和/或材料。应了解，如果有矛盾，则本公开取代所并入的出版物的任何公开内容。

必须指出，如本文和随附权利要求书中所用，除非上下文另外明确规定，否则单数形式"一个(或一种)(a/an)"和"所述"包括复数指示物。因此，举例来说，提到“一个微装置”包括多个所述微装置并且提到“所述生物活性剂”包括提到一种或多种生物活性剂和其本领域技术人员已知的等效物等。

本文所论述的出版物是仅仅提供其在本申请的提交日期之前的公开内容。本文中没有内容应视为承认本发明无权借助于现有发明先于所述出版物。另外，所提供的出版日期可不同于实际出版日期，这可能需要独立证实。

微装置和其制备方法

如上文所提到的，本发明提供大体上平面的并且包括多个可放置生物活性剂的储库的微装置。这些微装置可含有于多个储库中的单一生物活性剂、于多个储库中的两种或更多种生物活性剂的混合物或于分开的储库中的不同生物活性剂。此外，微装置可被配置成以不同速率释放存在于不同储库中的生物活性剂。微装置可在微装置的第一表面上进一步包括粘附分子。粘附分子可促进微装置的第一表面附着于靶组织的细胞，从而使得生物活性剂从储库朝向细胞释放。

包含多个储库的基本上平面的微装置可通过在衬底上沉积生物相容聚合物的平面层来制备。平面层是基本上平面的并且包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，其中第二表面与衬底接触。可使用光刻法和蚀刻在平面层中界定多个微装置结构。一般来说，所述方法可包括在平面层的第一表面上沉积光刻胶层，将所界定的光刻胶区域曝露于光，并且蚀刻聚合物层中已移除光刻胶的区域以移除聚合物，从而提供多个微装置结构。如本文所用，短语“微装置结构”是指未完成的微装置，其中未完成的微装置还未具有界定于微装置结构中的储库。

可使用光刻法和部分蚀刻将多个储库引入微装置结构中。一般来说，所述方法可包括在微装置结构的第一表面上沉积光刻胶层。微装置结构的第一表面对应于平面聚合物层的第一表面。所界定的光刻胶区域可接着通过曝露于光来移除。可接着部分蚀刻聚合物中已移除光刻胶的区域以移除聚合物。如本文所用，与“蚀刻”或“完全蚀刻”相比之下，“部分蚀刻”是指部分移除聚合物，举例来说，在微装置结构是例如10μm厚的实施方案中，部分蚀刻移除聚合物达到小于10μm的深度，诸如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm的深度。相比之下，如本文所用的“完全蚀刻”或“蚀刻”是指完全或基本上完全移除聚合物，举例来说，在生物相容材料的平面层是例如10μm厚的实施方案中，“蚀刻”或“完全蚀刻”移除聚合物达到约10μm的深度，诸如9.999μm、9.5μm、9.2μm的深度。一般来说，“蚀刻”或“完全蚀刻”在一定程度上移除聚合物，使得在衬底上所制造的个别微装置不再因未完全移除存在于微装置之间的聚合物而彼此连接。因此，“蚀刻”或“完全蚀刻”提供当从衬底上移除时替代通过残余聚合物层连接以个别微装置形式释放的微装置。

具有多个储库的多个微装置可接着加载生物活性剂。一般来说，在微装置中沉积生物活性剂是在微装置附着于衬底时进行。一般来说，生物活性剂结合预聚物加载到储库中。如本文所用，在预聚物的情形下，短语“结合”是指将与预聚物混合的生物活性剂填充至储库中，或将生物活性剂加载至已经含有预聚物的储库中，或将生物活性剂填充至储库中随后用预聚物填充储库。在某些情况下，生物活性剂可以呈含有预聚物的溶液形式并且溶液可接着沉积至储库中。

在将生物活性剂结合预聚物沉积至储库中之后，预聚物可在储库中的一个或多个中聚合。在某些实施方案中，可在储库中沉积一种或多种生物活性剂。在其它实施方案中，第一生物活性剂可沉积至一个第一储库或多个第一储库中，并且第二生物活性剂可沉积至微装置的一个第二储库或多个第二储库中。在其它实施方案中，第一生物活性剂可沉积至第一储库中，第二生物活性剂可沉积至第二储库中，第三生物活性剂可沉积至第三储库中等。

如上文所提到的，生物活性剂可结合预聚物沉积至储库中。预聚物可通过多种技术聚合，诸如曝露于光、加热、干燥等。

在某些实施方案中，包含第一生物活性剂和第一预聚物的第一溶液可沉积至多个微装置的第一储库中。在某些实施方案中，沉积第一溶液包括沉积第一溶液至微装置的第一表面上，从而使得多个储库用第一溶液填充。第一溶液可接着仅在多个微装置中的第一储库中聚合。沉积于微装置上和/或储库中的任何未聚合的第一溶液可接着移除。所述方法可进一步包括沉积包含第二生物活性剂和第二预聚物的第二溶液至多个微装置的第二储库中。在某些情况下，沉积第二溶液包括沉积第二溶液至微装置的第一表面上，从而使得任何空储库用第二溶液填充。第二溶液可接着仅在多个微装置中的第二储库中聚合。可重复所述方法以沉积第三生物活性剂、第四生物活性剂等。

在某些实施方案中，第一、第二、第三、第四生物活性剂可以是不同生物活性剂，其中不同生物活性剂同时或依序释放。在某些实施方案中，相同预聚物可用于加载不同生物活性剂。在其它情况下，不同预聚物可用于加载不同生物活性剂。因此，第一、第二、第三预聚物可以是相同预聚物或不同预聚物。

可使用本领域中已知的多种预聚物。在某些实施方案中，预聚物可与光引发剂混合，其中光引发剂曝露于光引起预聚物的聚合。适用光引发剂可以是本领域中已知的光引发剂，诸如US 5,410,016中所公开的光引发剂。举例来说，光引发剂可以是苯乙酮衍生物，例如二甲基苯乙酮(DMPA)、2-甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；乙基曙红；樟脑醌。聚合的引发可通过用波长在约200-700nm(例如100nm-440nm)之间的光照射来实现。

在其它实施方案中，热聚合引发剂系统也可以用于选择性聚合在特定储库中的含生物活性剂的溶液。所述系统包括例如过硫酸钾，在存在或不存在四甲基乙二胺的情况下；过氧化苯甲酰，在存在或不存在三乙醇胺的情况下；以及过硫酸铵加上亚硫酸氢钠。

在某些情况下，可在微装置结构中界定储库之前在微装置结构的第一表面上沉积一个或多个粘附分子。在其它情况下，可在微装置结构中界定储库之后在微装置的第一表面上沉积一个或多个粘附分子。在某些情况下，可在微装置的储库中沉积生物活性剂之后在微装置的第一表面上沉积一个或多个粘附分子。

完成的微装置可使用标准程序从衬底上移除以提供多个个别微装置。一般来说，由衬底上释放的微装置是以个别微装置形式释放，使得微装置不通过任何残余聚合物层相互连接。在某些情况下，从衬底上移除微装置引起微装置释放，其中超过50％的微装置是以单一微装置形式释放，例如超过60％、70％、80％、90％或更多的微装置是以单一微装置形式释放。

适合用于执行所述方法的后续步骤的任何衬底均可用于沉积生物相容聚合物层。在某些实例中，衬底是硅晶片、玻璃芯片、塑料芯片或另一种适合的材料。衬底可具有任何大小、形状以及尺寸。衬底的大小可基于例如所要制造的微装置数目来选择。在某些情况下，衬底是硅晶片。在某些情况下，硅晶片是1英寸硅晶片，或2英寸硅晶片，或3英寸硅晶片，或4英寸硅晶片，或6英寸硅晶片，或12-英寸硅晶片。

生物相容聚合物的平面层可使用多种沉积技术沉积于衬底上。在某些情况下，生物相容聚合物可通过将呈溶液形式的聚合物涂布至衬底上来进行沉积。涂布可例如通过将衬底浸渍于聚合物溶液中、通过将聚合物溶液移取到衬底上或通过旋涂来进行。可随后干燥聚合物溶液中的溶剂以获得生物相容聚合物平面层。干燥可包括空气干燥、鼓风干燥、加热(诸如烘焙)、其组合等。

平面层生物相容聚合物的厚度是基本上均匀的并且平均厚度可在5μm至约100μm范围内。举例来说，平面层的平均厚度可以是约5μm、8μm、10μm、12μm、15μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。

生物相容聚合物可以是聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)(DLPLCL)、聚(ε-己内酯)(PCL)、骨胶原、明胶、琼脂糖、聚(甲基丙烯酸甲酯)、明胶/ε-己内酯、胶原-GAG、胶原、血纤维蛋白、PLA、PGA、PLA-PGA共聚物、聚(酐)、聚(羟基酸)、聚(原酸酯)、聚(丙基富马酸酯)、聚(己内酯)、聚(羟基戊酸酯)、聚酰胺、聚氨基酸、聚缩醛、可生物降解的聚氰基丙烯酸酯、可生物降解的聚氨酯和多糖、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯乙烯、聚酯、不可生物降解的聚氨酯、聚脲、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚(环氧乙烷)、以上物质的共聚物、以上物质的混合物以及以上物质的加合物或其组合。

正型或负型光刻胶可用于限定微装置结构的尺寸和形状。光刻胶可例如通过将衬底用含有光刻胶的溶液中的聚合物层浸渍、通过将光刻胶溶液移取到衬底上或通过旋涂来沉积。在某些情况下，可使用正型光刻胶。可将限定微装置结构的形状和表面积的掩模安置于光刻胶上。在某些实施方案中，掩模可允许光穿过掩模中的环形区域，从而使正型光刻胶的环形区域曝露于光并且使环形区域中的光刻胶可溶于光刻胶显影剂。因此，在光刻胶显影后，光刻胶的环形区域得以移除。

在其它实施方案中，光刻胶可以是负型光刻胶。在这些实施方案中，掩模可设计成允许光穿过掩模中的圆形区域，从而使负型光刻胶的圆形区域曝露于光并且使围绕圆形区域的环形区域中的光刻胶可溶于光刻胶显影剂。因此，在光刻胶显影后，光刻胶的环形区域得以移除。

多种正型和负型光刻胶可用于本文所公开的方法中。如本文所用，短语“正型光刻胶”是指一种类型的光刻胶，其中光刻胶中曝露于光的部分变得可溶于光刻胶显影剂。而光刻胶中未曝露的部分保持不溶于光刻胶显影剂。如本文所用，短语“负型光刻胶”是指一种类型的光刻胶，其中光刻胶中曝露于光的部分变得不溶于光刻胶显影剂。而光刻胶中未曝露部分由光刻胶显影剂溶解。举例来说，光刻胶可以是Hoechst AZ 4620、Hoechst AZ4562、AZ 1500(例如AZ 1514H)、Shipley 1400-17、Shipley 1400-27、Shipley 1400-37等。

诸如三角形、椭圆形、菱形等其它形状的微装置结构也可以通过使用适当设计的掩模来限定。微装置的表面积可通过光掩模中光穿过的区域的表面积来测定。因此，微装置的表面积可在1,900μm²-790,000μm²，诸如3,000μm²-500,000μm²，或约10,000μm²-100,000μm²，或约15,000μm²-50,000μm²，或约20,000μm²-40,000μm²，例如18,000μm²-35,000μm²范围内，例如是约15,000μm²、17,000μm²、19,000μm²、20,000μm²，或约23,000μm²。在某些情况下，微装置的形状可以是圆形的并且平均直径在约50μm-1000μm，例如70μm-500μm、80μm-300μm、90μm-250μm、100μm-200μm范围内，例如是50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、130μm、150μm、180μm、200μm、250μm、300μm、400μm或500μm。

光掩模可根据微装置所要制造的所要图案通过标准程序来产生。如上文所描述，光掩模的样子决定微装置的形状和尺寸。

可使用光经由掩模来曝露光刻胶层的规定区域。在某些情况下，光可以是短波长光(例如波长是约100nm-440nm)，诸如紫外(UV)光、深UV光、汞气灯的H和I线。使光刻胶曝露于光的步骤可接在光刻胶与光刻胶显影剂接触的光刻胶显色步骤后面。在使用正型光刻胶的实施方案中，正型光刻胶层曝露于光的区域在光刻胶显影剂中被洗掉。在使用负型光刻胶的实施方案中，负型光刻胶层未曝露于光的区域在光刻胶显影剂中被洗掉。

与所沉积的光刻胶相容的任何标准光刻胶显影剂均可用于本文所描述的方法中。因此，正型显影液可用于移除曝露于光的任何正型光刻胶。在某些情况下，负型显影液可用于移除未曝露于光的任何负型光刻胶。

接着蚀刻聚合物层中已移除光刻胶的区域以移除生物相容聚合物层。生物相容聚合物层中由光刻胶覆盖的部分形成微装置。如本领域中标准的干式或湿式蚀刻方法可用于移除曝露的生物相容聚合物层。在某些情况下，蚀刻方法是反应性离子蚀刻。可使用用于蚀刻的标准程序和设备。举例来说，反应性离子蚀刻方法和设备描述于US6,669,807、US 5,567,271中，所述专利以引用的方式并入本文中。蚀刻进行足以移除不用光刻胶覆盖的所有聚合物材料的长度的时间，使得多个微装置结构不经由任何残余聚合物材料连接在一起。

蚀刻步骤之后，可使用与所用光刻胶相容的任何标准光刻胶移除剂或光刻胶剥离剂来移除光刻胶。示例性光刻胶移除剂包括1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、100移除剂等。

通过前述方法产生的多个微装置结构可以是2、5、10、20、50、100、500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500或更多个，例如可产生1000-10,000个、诸如2000-8000个或约3000个微装置。

在微装置结构中界定多个储库包括沉积光刻胶层至微装置结构的第一表面上。光刻胶的沉积可以与上文所描述相同的方式进行。光刻胶可以是与用于制造微装置结构相同的光刻胶或不同光刻胶。掩模可安置于光刻胶层上。掩模中的图案决定光穿过并到达光刻胶层的区域。掩模中的图案可以是任何所要图案，这取决于微装置结构中所要界定的储库的数目、形状以及尺寸。

在某些情况下，每个微装置所存在的多个储库包括2个或更多个、3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、6个或更多个、7个或更多个、8个或更多个、9个或更多个、10个或更多个。在某些情况下，可在微装置结构中界定1-10个储库，或2-8个储库，或3-7个储库。

储库可具有任何形状，诸如圆筒形、圆锥形、截头圆锥形、立方体、骰状等。储库的体积可通过允许光穿过以曝露光刻胶层的掩模区域的尺寸来测定。此外，储库的体积可通过移除聚合物层所达到的深度来测定。储库可具有圆形开口，开口的平均直径可以是约10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、80μm、100μm、120μm、150μm、200μm、250μm或300μm。举例来说，具有圆形开口的储库的平均直径可在30μm-100μm、或约40μm-80μm范围内。

将光掩模安置于微装置结构上之后，光刻胶可暴露于光，随后移除曝露的光刻胶。微装置结构中已移除光刻胶的区域可部分蚀刻以移除生物相容聚合物层的一部分。蚀刻步骤的持续时间和强度可变化以界定具有不同深度的储库。举例来说，蚀刻方法可进行更短的持续时间或具有低离子流速以界定浅储库，同时蚀刻方法可进行更长持续时间或具有高离子流速以界定深储库。此外，生物相容聚合物平面层的厚度影响储库的深度。一般来说，储库的平均深度可在1μm-80μm、1.5μm-70μm、2μm-50μm、2μm-30μm、3μm-30μm、3.5μm-20μm范围内，诸如是约1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。举例来说，储库的体积可在约1×10^-3nL至约1μL范围内，诸如约5×10^-3nL至约0.1μL，或约1×10^-2nL至约50nL，或约1×10^-2nL至约5×10^-1nL。因此，微装置可包括多个储库，其中储库在第一表面归因于通过蚀刻移除聚合物层而开放并且在第二表面归因于存在聚合物层而封闭因此，沉积至储库中的生物活性剂可通过在微装置的第一表面处的开口离开。

在某些情况下，粘附分子可附着于微装置的第一表面以促进微装置的第一表面附着于靶组织的细胞。因此，微装置包括包含单一开口的储库，其中开口位于微装置的第一表面，所述第一表面可以是细胞接触表面。促进微装置附着于靶组织(其中生物活性剂加载至需要递送的微装置中)的细胞的示例性粘附分子包括凝集素(例如麦胚凝集素)、聚阳离子(例如壳聚糖、聚赖氨酸等)、层粘连蛋白、纤维蛋白、纤维粘连蛋白、整合蛋、玻连蛋白、透明质酸、弹性蛋白、玻连蛋白、蛋白聚糖、糖蛋白、糖胺聚糖、胶原、明胶等。粘附分子可共价或非共价附着于微装置的第一表面。所述方法可包括在界定微装置结构之后并且在界定储库之前使粘附分子附着于微装置的第一表面。在某些情况下，所述方法可包括在微装置结构中引入多个储库之后使粘附分子附着于微装置的第一表面。细胞粘附分子可使用标准化学共价附着于微装置的第一表面，这不影响聚合物层的完整性或稳定性。

在某些实施方案中，靶组织可以是患者的粘膜组织。举例来说，靶组织可以是胃肠组织，例如食管、胃、小肠、大肠。在其它实施方案中，靶组织可以是口中的粘膜组织，诸如口中的上皮细胞内层。本文所描述的微装置可通过许多施用途径来向有需要的患者施用，包括但不限于经口、舌下、眼部、阴道内、直肠内。

如上文所描述，生物活性剂可结合预聚物沉积至储库中。预聚物可通过多种技术来聚合，诸如曝露于光、加热、干燥等。在某些实施方案中，预聚物在曝露于诸如UV光等光之后聚合。在这些实施方案中，沉积至微装置的多个储库中的生物活性剂和预聚物的溶液可通过曝露于光而聚合。在某些实施方案中，仅储库通过使用适当图案化的掩模暴露于光。在某些情况下，类似于用于形成储库的掩模的掩模可用于使储库曝露于光。

在某些情况下，存在于第一储库中的含有第一生物活性剂和聚合物的第一溶液可通过使用被图案化以允许光穿过并仅到达第一储库的掩模仅使第一储库曝露于光来聚合。可移除任何未聚合的第一溶液。所述方法可进一步包括沉积第二生物活性剂至微装置中。沉积步骤可引起任何空储库用第二生物活性剂填充。如上文所提到的，第二生物活性剂可以包含第二生物活性剂和与第一生物活性剂一起使用的相同聚合物或不同预聚物的第二溶液形式进行沉积。所述方法进一步包括仅使第二储库曝露于光，从而在第二储库中聚合第二生物活性剂。可接着移除任何未聚合的第二溶液。沉积含有生物活性剂和预聚物的溶液、通过使用掩模和光在特定储库中聚合溶液以及移除未聚合的溶液的步骤可重复以用不同生物活性剂填充不同储库。

在其它实施方案中，从微装置中洗脱的生物活性剂的释放动力学可通过使用适当的预聚物或预聚物与交联剂的组合、调节预聚物和/或交联剂的浓度来调节。如本文所用，术语“预聚物”是指尚末聚合成半固态或固态的聚合物。合成或天然聚合物可用作聚合物并且可在将微装置加载生物活性剂之前或同时与生物活性剂组合。适合的合成和天然聚合物包括但不限于可生物降解的或可生物蚀解的聚合物，诸如聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)(DLPLCL)或聚(ε-己内酯)(PCL)、胶原、明胶、琼脂糖以及其它天然可生物降解的材料。在某些实施方案中，可降低或增加聚合物的浓度以实现生物活性剂的更高或更低释放动力学。在某些情况下，释放动力学可通过控制发生反应以形成聚合凝胶的交联剂与单体的比率来调节。举例来说，聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)可用于交联单体，诸如甲基丙烯酸单甲酯。交联剂与单体的比率可降低，从而产生低密度聚合物，通过所述低密度聚合物生物活性剂在聚合物膨胀后以更高速率释放。增加交联剂与单体的比率可产生致密聚合物，通过所述致密聚合物生物活性剂在聚合物膨胀后以更慢速率释放。类似效果还可以在使用不同分子量(链长度)单体或交联剂的情况下获得。在某些实施方案中，第一生物活性剂可与第一聚合物聚合并且第二生物活性剂可与第二聚合物聚合，其中第一和第二聚合物以不同速率释放生物活性剂。

一般来说，微装置将使生物活性剂在微装置放置于患者中持续在约2分钟至约3个月或更久、包括5分钟至约14周范围内的诸如以下的时间之后洗脱到周围组织中：10分钟、30分钟、60分钟、100分钟、130分钟、200分钟、约6小时、约12小时、约24小时、72小时、约3天、约7天、约2周、约3周、约4周、约6周、约8周、约12周或更久。如上文所提到的，第一生物活性剂可由第一储库释放而第二生物活性剂可由第二储库释放，历经类似时间或历经不同时间。

一般来说，主题方法产生基本上平面并且提供沉积于微装置的储库中的生物活性剂从微装置的第一表面的释放的微装置。因此，与由胶囊、片剂或微球体释放的生物活性剂相比之下，生物活性剂的释放基本上是沿单一方向。此外，在某些实施方案中，微装置包括介导微装置的第一表面附着于靶组织(诸如附着于胃肠道的粘膜内层的上皮细胞)的表面的细胞粘附分子。微装置的第一表面附着于靶组织与生物活性剂从微装置的第一表面释放的组合提供在非常接近靶组织处生物活性剂的局部化释放，从而提供可用于通过细胞吸收的生物活性剂的更高有效浓度。因此，微装置使得可被要求治疗病状的生物活性剂的量降低。此外，微装置附着于靶组织可增加微装置在靶组织附近的停留时间。举例来说，微装置附着于胃肠道的上皮内层使其在胃肠道中的停留时间增加，因为所粘附的微装置可更好地能够抵抗胃肠道的蠕动运动。此外，微装置可调节大小以增加可用于附着于靶组织细胞的表面积，同时抵抗可存在于靶组织中的切应力。

一般来说，微装置结构的储库的开口位于微装置的第一表面，从而促进存在于储库中的生物活性剂的同时释放。微装置的这一特征可尤其适用于同时释放不同生物活性剂。

在某些实施方案中，微装置的平面几何形状使得包括于微装置的储库中的生物活性剂到达靶组织的递送得以改善。在某些实施方案中，微装置的大小使得包括于微装置的储库中的生物活性剂到达靶组织的递送得以改善。在某些实施方案中，微装置的平面几何形状和大小使得包括于微装置的储库中的生物活性剂到达靶组织的递送得以改善。在不受特定理论限制的情况下，假定本文所描述的微装置能够结合于靶组织，例如肠壁的上皮细胞内层，并且机械地重建细胞到细胞的细胞粘附。通过例如对肠壁的上皮细胞之间的紧密接头进行调节来进行的细胞与细胞粘附的这种重建可使得上皮细胞内层的渗透率增加并且因此可使得生物活性剂达到靶组织的递送增加。

生物活性剂可呈纯化形式，部分纯化形式、重组形式或适合于包括于微装置中的任何其它形式。一般来说，生物活性剂不含杂质和污染物。可并入微装置中的示例性生物活性剂是糖、碳水化合物、肽、核酸、适体、小分子、大分子、维生素；无机分子、有机分子、蛋白质、用于蛋白质合成的辅因子、抗体治疗剂，诸如以及激素，酶，诸如胶原酶、肽酶以及氧化酶；抗肿瘤剂和化学治疗剂，诸如顺铂、异环磷酰胺、甲氨蝶呤以及盐酸阿霉素；免疫抑制剂；渗透增强剂，诸如脂肪酸酯，包括聚乙二醇的月桂酸酯、豆蔻酸酯以及硬脂酸酯单酯；双膦酸盐，诸如阿仑膦酸盐(alendronate)、氯膦酸盐(clodronate)、依替膦酸盐(etidronate)、依班膦酸盐(ibandronate)、(3-氨基-1-羟基亚丙基)-1,1-双膦酸盐(APD)、二氯亚甲基双膦酸盐、氨基双膦酸盐唑仑膦酸盐(aminobisphosphonat ezolendronate)以及帕米膦酸盐(pamidronate)；止痛药和消炎药，诸如非类固醇消炎药(NSAID)，如酮咯酸氨丁三醇(ketorolac tromethamin e)、盐酸利多卡因(lidocaine hydrochloride)、盐酸布匹卡因(bipivacain e hydrochloride)以及布洛芬(ibuprofen)；抗生素和抗逆转录病毒药物，诸如四环素(tetracycline)、万古霉素(vancomycin)、头孢菌素(cephalos porin)、红霉素(erythromycin)、杆菌肽(bacitracin)、新霉素(neomycin)、青霉素(penicillin)、多链丝霉素B(polymycin B)、金霉素(biomycin)、氯胺苯醇(chloromycetin)、链霉素(streptomycin)、头孢唑啉(cefazolin)、氨苄西林(ampicillin)、君刻单(azactam)、妥布霉素(tobramycin)、林大霉素(clindamycin)、正大霉素(gentamicin)以及氨基糖苷(aminoglycoci de)，诸如妥布霉素(tobramycin)和正大霉素；以及盐，诸如锶盐、氟化物盐类、镁盐以及钠盐。

抗微生物剂的实例包括但不限于妥布霉素(tobramycin)、阿莫西林(amoxicillin)、阿莫西林/克拉维酸(clavulanate)、两性霉素B(amph otericin B)、氨苄西林(ampicillin)、氨苄西林/舒巴坦(sulbactam)、阿托伐醌(atovaquone)、阿奇霉素(azithromycin)、头孢唑啉(cefazolin)、头孢吡肟(cefepime)、头孢噻肟(cefotaxime)、头孢替坦(cefotetan)、头孢泊肟(cefpodoxime)、头孢他啶(ceftazidime)、头孢唑肟(ceftizoxime)、头孢曲松(ceftriaxone)、头孢呋辛(cefuroxime)、头孢呋辛酯(cefuroxime axetil)、头孢氨苄(cephalexin)、氯霉素(chloramphenicol)、克霉唑(clotrimazole)、环丙沙星(ciprofloxacin)、克拉霉素(clarithromycin)、林大霉素(clindamycin)、达普松(dapsone)、双氯西林(dicloxacillin)、强力霉素(doxycycline)、红霉素(erythromycin)、氟康唑(fluconazole)、膦甲酸(foscarnet)、更昔洛韦(ganciclovir)、加替沙星(atifloxacin)、亚胺培南(imipenem)/西司他汀(cilastatin)、异烟肼(isoniazid)、伊曲康唑(itr aconazole)、酮康唑(ketoconazole)、甲硝哒唑(metronidazole)、萘夫西林(nafcillin)、萘夫西林、制霉菌素(nystatin)、青霉素G(penicillin G)、戊烷脒(pentamidine)、哌拉西林(piperacillin)/他唑巴坦(tazobactam)、利福平(rifampin)、奎奴普汀(quinupristin)-达福普汀(dalfopristin)、替卡西林(ticarcillin)/克拉维酸(clavulanate)、甲氧苄啶(trimethoprim)/磺胺甲基异噁唑(sulfamethoxazole)、伐昔洛韦(valacyclovir)、万古霉素(v ancomycin)、磺胺米隆(mafenide)、磺胺嘧啶银(silver sulfadiazine)、莫匹罗星(mupirocin)、制霉菌素、曲安西龙(triamcinolone)/制霉菌素、克霉唑/倍他米松(betamethasone)、克霉唑、酮康唑、布康唑(butocona zole)、咪康唑(miconazole)以及噻康唑(tioconazole)。

抗血管形成剂包括但不限于干扰素-α、COX-2抑制剂、整合蛋白拮抗剂、血管抑素(angiostatin)、内皮抑素(endostatin)、血小板反应蛋白-1、维他辛(vitaxin)、塞来昔布(celecoxib)、罗非昔布(rofecoxib)、JTE-522、EMD-121974和D-2163、FGFR激酶抑制剂、EGFR激酶抑制剂、VEGFR激酶抑制剂、基质金属蛋白酶抑制剂、马立马司他(marmiastat)、普马司他(prinomastat)、BMS275291、BAY12-9566、新伐司他(neovastat)、rhuMAb VEGF、SU5416、SU6668、ZD6474、CP-547、CP-632、ZD4190、沙利度胺(thalidomide)和沙利度胺类似物、角鲨胺(sqalamine)、塞来昔布、ZD6126、TNP-470以及其它血管形成抑制剂药物。

在一些实施方案中，生物活性剂是小分子，诸如但不限于消炎药、免疫抑制药物、维生素、微量营养素或抗氧化剂、抗细菌药物(例如万古霉素或头孢唑啉)、抗病毒药物(例如更昔洛韦(gancyclovir)、阿昔洛韦或膦甲酸)、抗真菌药物(例如两性霉素B、氟康唑或伏立康唑(voriconazole))或抗癌药(例如环磷酰胺或美法仑(melphalan))。在某些实施方案中，小分子是维生素、微量营养素或抗氧化剂，诸如但不限于维生素A、维生素C、维生素E、锌、铜、叶黄素或玉米黄质(zeaxanthin)。在某些实施方案中，小分子是免疫抑制药物，诸如但不限于环孢菌素(cyclosporine)、甲氨蝶呤(methotrexate)或硫唑嘌呤(azathioprine)。在某些实施方案中，小分子是消炎药，诸如但不限于皮质类固醇(例如曲安奈德(triamcinolone acetonide)或地塞米松)或非类固醇药物(例如酮咯酸或双氯芬酸)。

在某些实施方案中，大分子药物是免疫抑制药物，诸如但不限于依那西普(etanercept)、英夫利昔单抗(infliximab)或达利珠单抗(daclizumab)。在某些实施方案中，大分子药物是神经肌肉阻断剂药物，诸如但不限于肉毒毒素A(botulinum toxin A)。在某些实施方案中，大分子药物是补体抑制剂，诸如但不限于抗C3化合物。

在某些实施方案中，生物活性剂可以是美沙拉秦(Mesalazine)(也称为美沙拉明(Mesalamine)或5-氨基水杨酸(5-ASA))、泼尼松(prednisone)、TNF抑制剂、硫唑嘌呤(依木兰(Imuran))、甲氨蝶呤或6-巯基嘌呤、氨基水杨酸盐消炎药、皮质类固醇、硫唑嘌呤、巯基嘌呤、甲氨蝶呤、英夫利昔、阿达木单抗(adalimumab)、赛妥珠单抗(certolizumab)、那他珠单抗(natalizumab)以及氢化可的松(hydrocortisone)、他汀(例如阿伐他汀(atorvastatin)，诸如阿伐他汀钙)、抗精神病药物(例如奥氮平(olanzapine))。

在某些情况下，可在将生物活性剂放置于目标装置层上之前或之后将生物活性剂与药学上可接受的添加剂组合。术语“药学上可接受的添加剂”是指在药物调配领域中已知或使用并且不不适当地妨碍活性剂的生物活性的有效性并且对患者充分无毒的防腐剂、抗氧化剂、乳化剂、染料以及赋形剂。举例来说，如本领域中已知生物活性剂可用惰性填料、抗刺激剂、胶凝剂、稳定剂、表面活性剂、软化剂、染色剂、防腐剂或缓冲剂调配。术语“赋形剂”常规地已知意指用于调配对所要用途有效的药物组合物的载体、稀释剂以及/或者媒介物。

微装置可配置成递送任何所选治疗剂。举例来说，微装置可配置成诸如以药丸、片剂、胶囊、溶液、乳液等形式递送经口递送的治疗剂。微装置可适合用于治疗多种病状。举例来说，微装置可向诊断具有炎症性肠紊乱、肠道易激综合征、克罗恩氏病、癌症(诸如肠癌)、溃疡性结肠炎等的患者施用。

本文所公开的方法和装置可用于人类临床医学与兽医学应用两者。因此，施用装置的受试者或患者可以是人类或在兽医学应用的情况下可以是实验室动物、农业动物、家庭动物或野生动物。目标装置和方法可应用于包括但不限于以下动物：人类；实验室动物，诸如猴子和黑猩猩；家庭动物，诸如犬和猫；农业动物，诸如牛、马、猪、羊、山羊；以及野生动物，圈养的野生动物，诸如熊、熊猫、狮、虎、豹、象、斑马、长颈鹿、大猩猩、海豚以及鲸。

治疗病状所需要的微装置的剂量可由受过训练的医师根据经验或用实验来确定，并且可取决于许多因素，诸如施用途径、病状的严重性、每一微装置加载的生物活性剂的量等。使用普通技术，有能力的临床医师将能够在常规临床试验的过程中最佳化特定治疗剂的剂量。

微装置

如上文所提到，提供一种包含多个储库的基本上平面的微装置，其中平面装置。包含多个储库的基本上平面的微装置是通过一种方法制备，所述方法包括在衬底上制造生物相容聚合物的平面层；使用连续沉积光刻胶层、光曝露以及蚀刻在平面层中界定微装置结构；使用连续沉积光刻胶层、光曝露以及部分蚀刻在微装置结构中引入多个储库，从而产生包含多个储库的平面微装置，其中多个储库在微装置的第一表面是开放的并且在微装置的第二表面是封闭的。

在某些实施方案中，多个储库包含生物活性剂，所述方法进一步包括沉积包含生物活性剂和预聚物的溶液至多个储库中并且聚合溶液。

在一些情况下，多个储库中的第一储库包含第一生物活性剂并且多个储库中的第二储库包含第二生物活性剂，所述方法进一步包括沉积包含第一生物活性剂的第一溶液至多个储库中；仅在第一储库中聚合第一溶液；移除未聚合的第一溶液；沉积包含第二生物活性剂的第二溶液至多个储库中；仅在第二储库中聚合第二溶液。

在某些情况下，微装置包含附着于第一表面以促进微装置的第一表面附着于靶组织的细胞的粘附分子。

生物相容聚合物可以是聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)(DLPLCL)、聚(ε-己内酯)(PCL)、骨胶原、明胶、琼脂糖、聚(甲基丙烯酸甲酯)、明胶/ε-己内酯、胶原-GAG、胶原、纤维蛋白、PLA、PGA、PLA-PGA共聚物、聚(酐)、聚(羟基酸)、聚(原酸酯)、聚(丙基富马酸酯)、聚(己内酯)、聚(羟基戊酸酯)、聚酰胺、聚氨基酸、聚缩醛、可生物降解的聚氰基丙烯酸酯、可生物降解的聚氨酯和多糖、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯乙烯、聚酯、不可生物降解的聚氨酯、聚脲、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚(环氧乙烷)、以上物质的共聚物、以上物质的混合物以及以上物质的加合物或其组合。

在某些情况下，生物相容聚合物可以是聚(甲基丙烯酸甲酯)或其衍生物。在其它情况下，生物相容聚合物可以是聚(ε-己内酯)(PCL)或其衍生物。

微装置的平均厚度可以是约5μm至约100μm并且其中制造基本上平面层包括以约5μm至约100μm的平均厚度沉积生物相容聚合物。

在某些情况下，微装置可以是圆盘状的。微装置的平均直径可以是约50μm-1000μm。

在某些实施方案中，多个储库可不同深度和/或不同体积和/或不同直径。

在某些实施方案中，细胞粘附分子可以是凝集素、壳聚糖、层粘连蛋白、纤维蛋白、纤维粘连蛋白、蛋白聚糖、糖蛋白、糖胺聚糖或其组合。

具有类似于本文所公开的微装置的特征的微装置描述于2010年11月16日提交的USSN 12/530,015中，其以全文引用的方式并入本文中。

试剂盒

还提供与本发明结合使用的试剂盒。以上所描述的包含多个储库的微装置可与适合的说明书一起提供于试剂盒中，以便执行如上文所描述的方法，诸如沉积生物活性剂至储库中。用于执行所述方法的说明书(例如书面说明、磁带、VCR、CD-ROM等)可包括于试剂盒中。试剂盒还可以取决于特定方法含有其它包装的试剂和材料(即缓冲液等)。

说明书通常记录在适合的记录介质上。举例来说，说明书可印刷于诸如纸或塑料等衬底上。因此，说明书可以含于试剂盒或其元件(例如与包装或子包装有关)的容器的标签等中的包装说明书的形式存在于试剂盒中。在其它实施方案中，说明书以存在于包括存在程序的同一介质的适合的电脑可读存储介质(例如CD-ROM、磁盘等)上的电子存储数据文件的形式存在。

在其它实施方案中，说明书本身不存在于试剂盒中，但提供用于从远端源(例如经由因特网)获得说明书的手段。这一实施方案的实例是包括可从中浏览说明书或可从中下载说明书的网址的试剂盒。

另外，试剂盒可以是所获得的说明书是如在因特网或万维网中从远端源下载的试剂盒。一些形式的存取安全或识别方案可用于将存取限于那些被授权使用本发明者。如使用说明书，用于获得说明书和/或编程的手段通常记录在适合的记录介质上。

实施例

提出以下实施例以便为本领域一般技术人员提供关于如何形成和使用本发明的完整的公开和描述，并且不旨在限制发明人视为其发明的事物的范围，其也不旨在说明以下实验是所有实验或仅是所进行的实验。已作出努力以确保关于所用数字(例如量、温度等)的准确性但应考虑一些实验误差和偏差。除非另有指示，否则份数是重量份，分子量是重量平均分子量，温度是以摄氏度计，压力是大气压或接近大气压。

方法和材料

以下方法和材料用于以下实施例中。

制造PMMA微装置

用于微装置制造的材料。除非另外指出，否则所有化学品均购自Sigma Aldrich并且按收到时的状态使用。浓硫酸、30％过氧化氢、丙酮、甲醇以及异丙醇用于晶片的标准RCA预清洁。装置材料聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA；分子量为950,000，悬浮于11％茴香醚中)、Shipley 1818正型光刻胶、microposit 351显影剂以及1112A光刻胶移除剂购自Microchem。用于制造装置主体(200μm圆形)和其储库(200μm更大主体圆形内部的三个60μm圆形)的正型掩模是获自CAD art services(Badon,OR)。将三个60μm圆形放置在等边三角形的角处，距离200μm圆形的中心距离相等。

微制造方法。光刻法和反应性离子蚀刻用于形成在3英寸硅晶片上具有三个60×5μm圆筒形储库的200×8μm圆筒形PMMA微装置。将各晶片在食人鱼洗液(3:1：H₂SO₄:H₂O₂)中清洗20分钟，并且用去离子水冲洗三次。接着将晶片用丙酮、甲醇、异丙醇冲洗，并且在100℃下烘焙2分钟以移除所有杂质。图1图片A示出了微制造方法所涉及的步骤的方案。使用Headway Research PW101旋涂器(Garland)将晶片用PMMA(1400rpm，30s)旋涂两次，得到微装置主体层。在第二次涂布之前和之后在通风加热板上进行烘焙(110℃，1分钟)以从PMMA层移除溶剂。冷却2分钟之后，将晶片用正型光刻胶旋涂(5000rpm，30s)并且预烘焙(110℃，1分钟)。接着使用固持正型光掩模的Karl Suss MJB3掩模对准器在16mW/cm2下使冷却晶片曝露于汞灯的405nm UV光20s，所述正型光掩模界定200μm微装置主体。使光刻胶在351microposit显影剂与去离子(DI)水的1:3溶液中显影75s。接着将晶片在DI水级联中冲洗，用氮气吹干，并且进行后烘焙(110℃，1分钟)。在20％氧气流、30毫托压力以及450W功率(75％)下使用表面技术系统PE1000AC等离子源反应性离子蚀刻剂(RIE；PETS Inc.)将曝光的PMMA干式蚀刻掉持续10分钟。在蚀刻之后，使用1112A光刻胶移除剂将任何残余光刻胶移除持续1分钟，随后用水、异丙醇冲洗并且用氮气吹干。

一旦界定了装置主体，就进行第二光刻步骤以界定微装置储库。将晶片用正型光刻胶旋涂(5000rpm，30s)，预烘焙(110℃，1分钟)，并且使用掩模对准器通过被设计成界定三个60μm微装置储库的第二光掩模再次曝露于UV光。在相同掩模对准器上使用前侧对准技术将储库对准微装置主体。曝光之后，如前所述使用351显影剂-DI水混合物使晶片显影，在DI级联中冲洗，氮气干燥并且后烘焙。如前所述将未遮蔽储库界定区域反应性离子蚀刻8分钟。储库的深度可受蚀刻时间控制，但是对于此项工作来说，获得5μm深储库。通过使用1112A抗蚀剂移除剂溶液移除任何残余抗蚀剂。使用Ambios Technology XP-2针式轮廓仪以0.05mm/s的扫描速度、500μm的长度以及0.8mg的探针作用力对微装置尺寸进行表征，同时使用Novel X my-SEM(Lafayette,CA)扫描电子显微镜目视观察微装置。

PMMA蛋白结合化学

表面氨解。对PMMA微装置的生物粘附性是通过使靶向蛋白质结合于其表面来提供。使用N-锂乙二胺(N-lithioethylenediamine)将氨基引入PMMA微装置。简言之，通过用氮气吹扫19.8mL乙二胺30分钟来合成N-锂乙二胺。接着添加400μl丁基锂/2M环己烷至乙二胺中并且在氮气氛下在恒定搅拌下使反应进行3小时。将含有晶片的PMMA微装置表面修饰以仅在含有储库的侧面包含胺。将晶片在DI水中冲洗，用氮气吹干，并且放置于供应有氮的皮式培养皿(petri dish)上。氮气吹扫2分钟之后，添加500μl N-锂乙二胺至晶片中并且均匀施加以涂布所有微装置。3分钟之后，取出晶片并且浸没于DI水中以停止氨解以及pH反应性PMMA微装置从晶片的最后释放。在DI水中温和洗涤之后，用氮气吹干晶片。

蛋白质的表面固定。使用1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二酰亚胺(EDC；Invitrogen)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS；Invitrogen)将胺缀合至模型蛋白番茄凝集素(异硫氰酸荧光素(FITC)标记的)。简言之，向600μl 1mg/ml模型蛋白/MES缓冲液(pH 5.5)中添加13μl 100mM EDC和13μl 200mM NHS并且使其反应20分钟。一旦蛋白质的羧酸基团被修饰成稳定EDC-NHS酯，就通过添加0.8μl 14Mβ-巯基乙醇停止反应。一分钟之后，通过添加碳酸氢钠使蛋白质混合物的pH值升至7.4并且立即施加到胺官能化的PMMA微装置晶片上。使PMMA的氨基与蛋白质的修饰型羧酸基团的结合进行4小时，此后，用DI水彻底冲洗晶片以移除任何未共价结合蛋白质。

微装置的药物加载。使用光刻法将单一或多种药物加载至微装置中。简言之，通过将2mL交联剂聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDMA；750分子量)与300μl 60mg/ml光引发剂二甲基苯乙酮(DMPA)/单体甲基丙烯酸单甲酯(MM A)和200μl 3mg/ml模型荧光团-药物/PBS混合来制备水凝胶-药物预聚物溶液。在与交联剂-单体溶液混合之前经由超声处理将模型荧光团-药物溶解于PBS中。所用的不同荧光团-药物进行如下荧光标记：牛血清白蛋白(BSA)-异硫氰酸荧光素-BSA(FITC-BSA；激发(ex)∶494nm；发射(em)：520nm)、得克萨斯红(Texas red)-BSA(ex：596nm；em：615nm)以及2,4-二硝基苯基化BSA(DNP-BSA；ex：360nm；em：385nm)。在混合水凝胶预聚物溶液的所有成分后，将混合物超声处理30分钟以确保引发剂和药物的同等分布。

对于单药物加载微装置，将预制造的晶片用300μl各别单药物预聚物溶液旋涂(3000rpm，30s)并且使用掩模对准器曝露于UV光90s(图2，图片A)。用于在所有三个储库中进行单药物加载的光掩模是负型光掩模，其被设计成允许光穿过所有三个60μm储库，用于将预聚物溶液光聚合成涵盖药物的水凝胶基质。使用DI水进行显影持续30s并且使用氮气吹干。对于在其各别储库中个别加载多种药物，使用三个不同负型掩模进行一系列旋涂、对准、曝光、显影以及干燥，各自允许光仅穿过储库中的一者以便光聚合(图2，图片A)。另外，通过改变预聚物溶液的交联比率获得类似多药物加载晶片。对于得克萨斯红-BSA、FITC-BSA以及DNP-BSA来说，交联比率(PE GDMA:MMA)分别是15:85、30:70以及45:55。蛋白质缀合和药物加载装置的荧光显微术是使用Olympus BX60显微镜(Mellville,NY)来进行。

体外药物渗透研究。使用预热至40℃的8M氢氧化钾(KOH)溶液使药物加载微装置在2分钟内从晶片上释放。将所释放的与水相比低密度的微装置超离心(30kDa Amicon超离心过滤器)并且用PBS洗涤两次用于释放和渗透研究。使人类结肠直肠腺癌上皮细胞(caco-2ATCC)在50％胶原-乙醇(类型1，Becton Dickinson,Franklin Lakes,NJ)处理的24孔嵌套(insert)上生长至汇合(跨膜电阻平台在900-1000Ω)。将caco-2细胞在具有20％胎牛血清(Invitrogen)、2mM L-谷氨酰胺、1.5g/L碳酸氢钠、2.5g/L葡萄糖、10mMHEPES缓冲液、1.0mM丙酮酸钠以及1mg/mL青霉素/链霉素的改良型伊格尔培养基(MEM)中维持5天或更久然后接种。将500μl含有约1800个装置的微装置溶液添加至嵌套中。对于不同药物加载系统从的上部与下部腔室取得离散时间(20分钟)样品并且使用Packard Fluorocount微板荧光计(Meriden,CT)观测荧光。

生物粘附置换研究。使Caco-2单层在标准条件下在6孔板上生长至汇合。将每样品约100个微装置(具有和不具有凝集素和/或水凝胶)在单层表面上在37℃下使用PBS孵育30分钟。接着使用显微镜目视观察各孔。接着将各孔以控制竖直方式用PBS置换五次。使在置换之前形成图像的初始观察区域再次形成图像并且在MS Word格栅中描绘微装置的痕迹。位于初始区域的80％以内的装置视为仍静止并且生物粘附。位于初始80％区域外部的那些微装置视为被置换。

实施例1

药物加载微装置的制造

使用一系列光刻步骤和反应性离子蚀刻来制造5600个微装置/硅晶片。在本文中，具有三个药物储库的圆形微装置是由PMMA制造，所述PMMA的尺寸将允许穿过哺乳动物胃肠壁进行体内运输(厚度是约十微米，并且长度的最大尺寸是200μm)。尽管有可能制造具有不同尺寸和形状的许多装置，但是在本文中如SEM图像(图1，图片B)中所示，维持具有三个60μm储库的圆形200μm装置作为原型。图1图片C示出了使用轮廓测定仪沿虚线得到的装置的厚度轮廓。原型装置的主体厚度是约7.5μm，而储库是5μm深。装置的厚度经选择小到足以降低由微装置侧面针对可使装置移动并且干扰治疗剂释放和最后渗透的流动条件所经历的单位质量剪切力。装置主体厚度限制了储库可蚀刻的深度。换言之，装置厚度控制储库中可加载的药物的体积。通过改变PMMA的旋涂速度(1000-5000rpm)，PMMA层数(1-3层)以及烘焙(在各层之间具有或不具有烘焙步骤)，装置的厚度在3-12μm间变化。任何进一步成层均不对厚度产生显著影响，而旋涂速率慢于1400rpm在晶片上产生PMMA边缘珠粒，这显著改变纵横比。储库的深度(3.5-5μm)并且因此药物加载体积是通过控制蚀刻时间或离子流速率(RIE强度)轻易调节。此对药物体积的控制适用于使用昂贵和毒性药物来进行胃肠(GI)递送的情况。

图1图片A.制造PMMA微装置的方法的示意性图示。图1图片B.所制造的微装置原型(具有三个60μm圆形储库的200μm圆形装置)的扫描电子显微镜图像。图1图片C.如使用轮廓测定仪所测量(虚线)的微装置的尺寸。比例尺代表100μm。

使用光刻法将药物以涵盖药物的水凝胶基质形式加载到储库中(图2，图片A)。将光引发剂DMPA的浓度最佳化至6％并且用于聚合储库体积内的全部内容(K.M.Ainslie,T.A.Desai,Lab Chip.8(2008),1864-1878)。为证实药物-水凝胶基质在流动条件期间保持在储库中的稳定性，将微装置晶片在PBS中搅拌(250rpm)三天。未观测到水凝胶从储库中的显著损失或移除(98.6±0.9％装置保持用水凝胶占据)。从图2图片C，观察到一系列旋涂和在各别个别储库掩模存在下的UV曝露使得三种不同药物容易地填充至三个储库中。

图2图片A.使用光刻法制造单药物或多药物加载微装置的示意图方法概述。图2图片B.显示存在加载于相同微装置的所有三个储库中的单一模型药物(得克萨斯红-BSA)的荧光显微照片。药物均匀地填充所有三个储库。图2图片C.呈个别药物含于分开的储库中的形式的多药物(得克萨斯红-BSA；红色，FITC-BSA；绿色，DNP-BSA；蓝色)加载微装置的荧光显微照片组合图片。白色圆形突出显示微装置区域。

实施例2

生物粘附蛋白质与微装置的缀合

可利用微装置的高表面积(23,000μm²)来促进胃肠粘膜的多细胞和多位点粘附，以克服与当前经口递送系统所经历的肠蠕动和剪切流动条件有关的问题。番茄凝集素已知特异性结合于存在于肠壁的上皮细胞内层上的N-乙酰葡糖胺部分，如使用caco-2细胞在体外所模型化(J.Rocca,K Shah,Drug Delivery Technology 2004,4)。因此，通过引入生物粘附番茄凝集素，可增加微装置运输时间，从而产生增加的药物保持、渗透以及最后递送。使用两个主要步骤使番茄凝集素缀合至PMMA微装置表面：(a)经由N-锂乙二胺氨解进行PMMA的官能化以包括胺基团，以及(b)使用碳二酰亚胺化学在PMMA胺与蛋白质羧酸之间形成酰胺键。存在胺官能团和碳二酰亚胺化学使蛋白质结合于PMMA表面的能力是通过使用荧光团标记的番茄凝集素探查表面来间接地确认。

图3示出了最初用FITC-番茄凝集素标记并且接着用于向储库中引入得克萨斯红-BSA的微装置的荧光图像。因为蛋白质缀合至微装置进行4小时的时间，所以首先进行蛋白质缀合然后进行药物加载以避免与蛋白质溶液中的水凝胶膨胀和药物的最后释放有关的任何药物损失。由图3显而易见的是，蛋白质主要可在PMMA微装置的表面获得并且可容易地用于识别肠道上皮细胞并且与其结合。

图3.证实模型荧光团(FITC)-凝集素缀合至PMMA微装置的表面(更大的圆形)并且显示模型药物的加载(更大圆形内的三个储库)的荧光显微照片组合图片。

使用番茄凝集素引入生物粘附性的效果是使用置换研究来证实(表1)。在这些置换研究中，在存在和不存在caco-2细胞单层的情况下在6孔板中孵育微装置。以竖直方式将各孔置换五次并且通过比较之前和之后的显微照片来观测装置位置。

表1

清楚地，在PMMA微装置的表面上存在番茄凝集素增强微装置的生物粘附性。虽然看起来与空微装置的总生物粘附性(71％)相比用药物-水凝胶基质填充储库使得总生物粘附性降低(59％)，但是此差异可能仅仅来自不面朝caco-2单层的不对称装置(在一侧缀合至凝集素)的数目。还观测到微小百分比的像这样的装置显示结合于caco-2单层。此数目可通过使用用于制造微装置以进行增强的经口药物递送应用的诸如壳聚糖等粘膜粘附材料来增加(C.M.Lehr等,Int.J.Pharm.78(1992),43-48)。凝集素涂布的微装置的生物粘附性可证实适用于以诸如IBD、IBS以及克罗恩氏病等各种肠道疾病为目标的治疗。

实施例3

药物从微装置的受控体外释放

为测量各种微装置的药物洗脱动力学，在体外监测不同荧光团标记的BSA从水凝胶加载微装置的释放。BSA的分子量是约66kDa(14×4×4nm³)并且超过了上皮细胞吸收的胃肠限度(20kDa)(R.Goldie,编著C.Page,Elsevier 1994)。单一储库的体积是约1.4×10^- ²nL并且因此单药物加载晶片(所有三个储库加载相同药物；图2，图片B)或多药物加载晶片(不同储库中药物不同；图2，图片C)分别容纳约85ng单一药物或27ng各药物。聚合类似药物加载水凝胶丸剂(不具有微装置的水凝胶团块)作为对照样品并且用于体外药物释放研究。在流体存在下，水凝胶膨胀并且使药物从聚合物基质中扩散出来。向具有体内样紧密连接(1-3nm)的caco-2单层的顶侧添加微装置并且在底侧测量药物浓度(K.Kitchens等,Pharm.Res.33(2006),2818-2826)。

图4示出了单药物加载晶片的体外释放型态。相对于对照(水凝胶丸剂)样品，微装置显示药物渗透穿过caco-2单层增强。这可归因于以下事实：与水凝胶丸剂相比不对称微装置以单向方式释放药物，从而使得穿过装置-细胞界面的药物的浓度增加。其他人已预测了类似结果，其中高分子量蛋白质的转运是归因于在生物粘附微粒存在下细胞旁转运穿过肠道上皮细胞增加(V.Uskokovic等,Biomaterials 33(2012),1663-1672；K.E.Fischer等,Nano Lett.9(2009),716-720)。这种由微装置的存在造成的药物渗透增加在能够提高大分子的经口生物利用率的情形中是重要的。

图4示出了不同单药物加载微装置与其各别药物加载水凝胶丸剂(对照；不具有装置)相比穿过经胶原处理的上的caco-2上皮细胞单层的增强渗透。浓度是相对于各微装置晶片(N＝3)中所加载的总药物而正规化。

还研究了与先前使用的加载有不同药物层的单储库系统相比使用在各储库中加载有不同个别药物的多储库装置的效果(图5)。在加载有加载于水凝胶层中的多种药物的单储库系统的情况下，不同药物的释放取决于覆盖的水凝胶层的膨胀动力学(K.M.Ainslie和T.A.Desai,Lab Chip.8(2008),1864-1878)。这种对其它水凝胶层的膨胀的依赖性充当不同药物从微装置释放的额外的屏障。从图5可以看出，与成层的单储库系统不同，所有三种模型荧光团BSA从三个储库原型装置的释放均彼此独立。此独立的释放性能证实适用于组合治疗，其中多种药物将在同一地点同时递送。所有三种药物显示线性释放长达三个小时，其后达到稳态，这与各微装置中每一晶片加载的药物的量一致。除所加载药物的分子量和量之外，还可以改变涵盖药物的聚合物基质的性质以控制释放动力学。可具体地选择聚合物以经由降解或响应于外部刺激(pH值、温度等)来释放药物。

图5示出了不同模型药物从同一微装置的其相应储库穿过经胶原处理的(N＝3)上的caco-2上皮细胞单层的独立渗透。

通过改变水凝胶的交联比率改变各储库中水凝胶基质的膨胀性以提供不同释放动力学。从加载得克萨斯红-BSA的储库15％增加到FITC-BSA储库30％到DNP-BSA储库45％的增加的PEGDMA交联比率用于此研究。从图6可以看出，得克萨斯红-BSA比FITC-BSA释放得快，FITC-BSA比DNP-BSA释放得快。换言之，不同药物的控制释放取决于水凝胶系统的交联比率。这是归因于以下事实：更低交联比率(15％)使得形成更不紧密/松散的网状网络，从而使得药物的扩散增加，而更高交联比率(45％)使得形成高度紧密的网状网络，从而使得药物的扩散减少。类似效果还可以在使用不同分子量(链长度)单体或交联剂的情况下获得(H.D.Chirra和J.Z.Hilt,Langmuir 26(2010),11249-11257)。使用在各储库中具有不同释放和降解动力学的不同聚合物系统使微装置能够用于不同药物的定时释放用于有效治疗(A.C.R.Grayson等,Nat.Mater.2(2003),767-772；A.C.R.Grayson等,J.Biomed.Mater.Res.第A部分.69A(2004),502-512)。药物从微装置的定时释放可使治疗剂能够在装置运输穿过肠道时更有效递送至内脏的不同区域。

图6示出了使用交联剂(PEGDMA)的不同交联比率/量的加载到相同装置的各别储库中的不同模型药物的受控释放和渗透。增加或降低PEG的量分别引起类似分子量药物的更慢或更快释放。这证实适用于各种肠道疾病的定时释放治疗(N＝3)。

实施例4

微装置对胃肠(GI)生物粘附的影响

此研究中使用8-12周龄野生型C57BL/6小鼠(JAX,Bar Harbor,MA)。在经口胃管灌食微装置之前，使小鼠空腹24小时。在存在和不存在GI目标凝集素或对照溶液的情况下，使用无菌18ga×38mm塑料饲管(Instech Solomon,Plymouth Meeting,PA)来灌输400ul含有微装置的PBS溶液(具有空装置的1个晶片＝5625个装置)。然后根据IACUC准则在适当的时间点(0、20、45、90、120分钟)将小鼠无痛致死，采用的是以2.25％的浓度腹腔注射150-400mg/Kg的2,2,2三溴乙醇(Sigma,St.Louis,MO)。研究方案(ANS#1692)由加利福尼亚大学旧金山学院动物护理和使用委员会(University of California,San FranciscoInstitutional Animal Care and Use Committee)批准并且所有动物研究均根据其进行。

将肠分割并且分到玻璃闪烁瓶(Sigma,St.Louis MO)中。添加浓度为1mg/mL的蛋白酶K(Roche,Indianapolis,IN)并且在温和摇摆下将样品在56℃下孵育过夜。使溶解产物穿过40μM细胞过滤器(BD Falcon,Franklin Lakes,NJ)，用DI水冲洗并且收集于5mL水溶液中，然后定量微装置。将洗涤后的溶解产物的多个随机100μl样品添加至载玻片中并且使用光学显微镜计数。胃管灌食之后在不同时间点肠的各别部分中的微装置的平均数目显示于图7中。出于比较的目的，还使用了表面积与平面微装置相同的球形PMMA微粒的对照样品。

由平面微装置的薄壁所经历的剪切力小于具有相同总表面积的球形微粒。另外，与球形微粒相比在平面微装置的情况下存在增加的接触面积。这些原因使微装置与球状颗粒相比在胃肠的给定部分中停留更久的机率增加，从而潜在地增加涵盖于微装置中的药物的停留时间。这随后会增加GI中的药物吸收和其总治疗剂生物利用度。

实施例5

涵盖药物的水凝胶基质对pH值的稳定性

使用不同pH值溶液研究了涵盖药物的水凝胶在肠的各种区域中释放药物的稳定性。简言之，将100μL加载FITC-BSA(37μg)的PEG-MMA溶液(如之前在加载微装置储库中所用)光聚合为水凝胶圆盘。接着将100μL圆盘个别地放置于不同pH值溶液中并且使用荧光计随时间推移测量FITC-BSA的释放。图8示出了在不同pH值下的药物释放型态。

清楚地，水凝胶中的MMA的甲基丙烯酸酯基对pH值的变化有反应。在低于pKa的pH值下，水凝胶表现疏水性并且因此保持在压缩状态。在此状态下，在水凝胶外部的药物扩散受阻。在高于水凝胶的pKa的pH值下，其表现亲水性并且引起水凝胶的膨胀。这加大水凝胶的网目尺寸，从而经由扩散以更快速率释放出模型药物。因此，所选PEGDMA-MMA水凝胶系统将证实适用于在严格胃部环境(其中pH值是约2)中不释放药物，但在接近中性的肠道和结肠pH值下释放药物更快。

实施例6

所递送药物的体内药代动力学分析

将11,000个微装置/小鼠(两个晶片/小鼠)加载17μg阿昔洛韦(Sigma)来进行此研究。使用无菌18ga×38mm塑料饲管(Instech Solomon,Plymouth Meeting,PA)将空腹24小时的8-12周龄野生型C57BL/6小鼠(JAX,Bar Harbor,MA)经口胃管灌食含有加载阿昔洛韦的微装置的500μL PBS。接着，根据IACUC准则，使用腹膜内注射150-400mg/Kg浓度为2.25％的2,2,2三溴乙醇(Sigma,St.Louis,MO)在适当的时间点(20、45、90、150、240以及360分钟)使小鼠安乐死，随后进行颈椎脱位。研究方案(ANS#1692)由加利福尼亚大学旧金山学院动物护理和使用委员会批准并且所有动物研究均根据其进行。对于血清分离，通过右心穿刺获得血液并且放置于Z-凝胶微管(Sarstedt,Germany)中。接着将样品在4℃下在桌面离心机中在10000xg下离心5分钟。收集血浆并且在-20℃下冷冻直到进一步分析。

对于HPLC分析，将血浆样品解冻至室温。将7％高氯酸添加至等体积血浆中并且将样品涡流混合。经由离心分离沉积的血浆蛋白。使用0.22μm过滤器将上清液过滤并且注射100μL至柱子中。使用装备有多波长检测器的Agilent 1260HPLC进行分析。在装备有Nucleosil C18保护柱的Macherey-Nagel Nucleosil C18HPLC柱上进行分离，使用包含92％50mM辛烷磺酸酯(pH 2.6)和8％甲醇的流动相，并且流速是1mL/分钟。接着在254nm下检测阿昔洛韦。

图9示出了胃管灌食的阿昔洛韦在各种时间点下的药代动力学数据。观察到在各别时间点微装置的阿昔洛韦的血浆浓度大于具有相同浓度的经口胃管灌食的阿昔洛韦溶液。血浆中阿昔洛韦的增强的生物利用率可归因于微装置的增加的生物粘附(图7)，其使得可用于在GI的小肠道部分中吸收的药物的停留时间增加。另外，药物从装置单向释放使得在装置-上皮细胞界面处药物的局部浓度增加，从而使得GI对药物的吸收增加。由图9观察到，由17μg阿昔洛韦实现的药物的生物利用率相当于5倍(或83μg)的经口胃管灌食的阿昔洛韦溶液。尽管药物的施用剂量低但这使药物的生物利用率增加证实适用于减轻/消除与施用毒性剂量的药物有关的全身性副作用。

Claims

1.一种制备包括多个储库的平面的微装置的方法，所述方法包括：

在衬底上旋涂生物相容聚合物以形成厚度为5μm至12μm的平面层；

使用连续沉积光刻胶层、光曝露以及蚀刻在所述平面层中界定微装置结构；

使用连续沉积光刻胶层、光曝露以及部分蚀刻在所述微装置结构中引入多个储库，从而产生包括多个储库的平面微装置，其中所述多个储库在所述微装置的第一表面是开放的并且在所述微装置的第二表面是封闭的；

使包含生物活性剂和预聚物的溶液沉积至所述多个储库中，并且所述方法进一步包括使所述溶液聚合。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将包含第一生物活性剂的第一溶液沉积至所述多个储库中；

仅在所述多个储库的第一储库中使所述第一溶液聚合；

移除未聚合的第一溶液；

将包含第二生物活性剂的第二溶液沉积至所述多个储库中；

仅在所述多个储库的第二储库中使所述第二溶液聚合，从而在所述第一储库中提供所述第一生物活性剂并且在所述第二储库中提供第二生物活性剂。

3.如权利要求1或2所述的方法，其进一步包括，在界定所述微装置结构之后，将粘附分子附着于所述第一表面以促进所述微装置的所述第一表面附着于靶组织的细胞。

4.如权利要求1或2所述的方法，其进一步包括，在所述微装置结构中引入多个储库之后，将粘附分子附着于所述第一表面以促进所述微装置的所述第一表面附着于靶组织的细胞。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物相容聚合物是聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)(DLPLCL)、聚(ε-己内酯)(PCL)、骨胶原、明胶、琼脂糖、聚(甲基丙烯酸甲酯)、明胶/ε-己内酯、胶原-GAG、胶原、纤维蛋白、PLA、PGA、PLA-PGA共聚物、聚(酐)、聚(羟基酸)、聚(原酸酯)、聚(丙基富马酸酯)、聚(己内酯)、聚(羟基戊酸酯)、聚酰胺、聚氨基酸、聚缩醛、可生物降解的聚氰基丙烯酸酯、可生物降解的聚氨酯和多糖、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯乙烯、聚酯、不可生物降解的聚氨酯、聚脲、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、聚丙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚(环氧乙烷)、以上物质的共聚物、以上物质的混合物以及以上物质的加合物或其组合。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物相容聚合物是聚(甲基丙烯酸甲酯)或其衍生物。

7.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物相容聚合物是聚(ε-己内酯)(PCL)或其衍生物。

8.如权利要求1或2所述的方法，其中所述平面层包括约5μm、8μm、10μm、或12μm的平均厚度。

9.如权利要求1或2所述的方法，其中所述微装置的平均厚度是5μm至10μm。

10.如权利要求1或2所述的方法，其中所述微装置是圆盘状的。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述微装置的平均直径是50μm-1000μm。

12.如权利要求1或2所述的方法，其中所述多个储库具有不同深度。

13.如权利要求1或2所述的方法，其中所述多个储库具有不同体积。

14.如权利要求1或2所述的方法，其中所述多个储库具有不同直径。

15.如权利要求1或2所述的方法，其进一步包括从所述衬底上移除所述微装置。

16.如权利要求3所述的方法，其中所述粘附分子是蛋白聚糖、糖蛋白、糖胺聚糖或其组合。

17.如权利要求3所述的方法，其中所述粘附分子是凝集素、壳聚糖、层粘连蛋白、纤维蛋白、纤维粘连蛋白或其组合。

18.如权利要求2所述的方法，其中所述第一溶液包含第一预聚物并且所述第二溶液包含第二预聚物，其中所述第一生物活性剂是以与所述第二生物活性剂从所述第二储库释放相比不同的速率从所述第一储库释放。