CN104622787A

CN104622787A - 一种用于药物输送的丝胶蛋白微针及其制备方法

Info

Publication number: CN104622787A
Application number: CN201410684523.2A
Authority: CN
Inventors: 陶虎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2015-05-20

Abstract

本发明涉及一种用于药物输送的丝胶蛋白微针及其制备方法，属于生物医学工程技术领域；所述微针的制备包括：首先提供丝胶蛋白溶液，将丝胶蛋白溶解于超纯水中，磁力搅拌分散，所述丝胶蛋白溶液浓度为0.1-500mg/mL，将所需输送的药物按医嘱混合在丝胶蛋白溶液里；然后是丝胶蛋白微针的制备：在定制的微针阴模具的微针槽内填满制备的丝胶蛋白溶液，干燥并固化；将丝胶蛋白微针剥离微针阴模具，得到丝胶蛋白微针；该丝胶蛋白微针与传统微针相比，不仅具有优异的生物相容性和抗菌性，还具有可控缓释、高效、低成本、易制备、柔性、可自然降解等一系列突出的优势，可以直接使用于生物体，在各种环境干扰下均具有良好的性能，具有较好的应用开发前景。

Description

一种用于药物输送的丝胶蛋白微针及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于药物输送的丝胶蛋白微针及其制备方法，属于生物医学工程技术领域。

背景技术

在生物医学领域中，人类已发明多种给药技术。其中口服和注射是最常用的给药方式，但是这些给药方式存在诸多缺点。例如口服给药时药物需要经过肠胃、肝脏等器官，肠胃的消化作用以及肝脏的首过效应常使部分药物在到达靶目标前已部分失效或者全部失效。而注射给药虽然能够避免口服给药技术中的问题，但需要用注射器的普通针头刺入皮肤深层进行给药。针头刺激皮肤深层神经细胞容易给人体造成痛苦，此外针头尺寸较大，会给皮肤造成局部创伤，加大伤口感染几率。同时对于需要持续给药时，需要长期在人体置留针头，非常不便。透皮给药虽然可以克服上述缺点，但是需要利用药物对皮肤的渗透来进行药物传输。由于皮肤外层的角质层对药物吸收的阻碍作用，导致药物吸收率很低。许多大分子药物根本无法通过被动渗透方式进入人体内循环。

微针技术是一项无痛而又具备高传输效率的给药方式。尺寸合适的微针不仅刚好能刺破阻碍药物进入人体循环的角质层，形成微纳米级的药物输送通道，提高了药物运输效率，而且不会刺激皮肤深层神经细胞而引起人体痛感。此外由于微针直径尺寸较小，在皮肤留下的创口十分微小，大大减低伤口感染几率。传统微针主要以硅或金属作为材料，但是这些材料与人体的生物相容性尚不明确，不易加工成型，不能自然降解，不易实现可控缓释，且成本较高。

蚕丝是熟蚕结茧时分泌液凝固而成的连续长纤维，享有“纤维皇后”之美称，是人类最早利用的天然蛋白之一。中国是天然蚕丝的故乡，发现并使用蚕丝有近5000年历史。目前，我国蚕丝产量约占世界总产量的一半，资源极为丰富。蚕丝中包括丝素蛋白和丝胶蛋白。其中丝胶蛋白纯度高，具有良好的人体亲和性、生物可降解性及细胞相容性，还具有优良的可设计性和独特的力学性能。目前，丝胶蛋白因其优异的性能受到了广泛的关注，以丝胶蛋白为基础的各种材料可被广泛应用于生物医学研究领域，包括药物输送和缓释、医用缝合线、人造皮肤、人造组织、细胞培养基质以及生物传感器等方面。

基于上述情况，设计一种易制备、生物相容性好、柔性的微针，在生物医学应用领域都具有及其重要的意义。本发明提供了一种可用于药物输送的丝胶蛋白微针。与传统微针相比，丝胶蛋白微针具有生物相容性好、可控缓释、柔性、易制备、可同时应用于体表及体内、无重金属残留污染风险等一系列优势，解决了传统微针存在的一系列问题，具有很好应用开发前景。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不仅具有优异的生物相容性和抗菌性，还具有可控缓释、高效、低成本、易制备、柔性、可自然降解等优点的丝胶蛋白微针，用于解决现有药物输送技术中成本高、生物相容性差、缓释过程不可控、创伤大等一系列问题。

为实现上述目的，本发明提供一种用于药物输送的丝胶蛋白微针，其特征在于，所述的微针包括丝胶蛋白溶液；

本发明还提供所述微针的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）提供丝胶蛋白溶液，

将丝胶蛋白溶解于超纯水中，磁力搅拌分散。

所述丝胶蛋白分子量为5-300kDa。

所述磁力搅拌分散的搅拌速度为50r/min~1500r/min，搅拌时间为0.1h~48h。

所述丝胶蛋白溶液浓度为0.1-500mg/mL。将所需输送的药物按医嘱混合在丝胶蛋白溶液

里。

（2）丝胶蛋白微针的制备：

首先订制微针阴模具；在微针阴模具的微针槽内填满步骤（1）制备的丝胶蛋白溶液，

干燥并固化；将丝胶蛋白微针剥离微针阴模具，得到丝胶蛋白微针。

所述干燥方式为常温常压干燥或冷冻干燥。所述冷冻干燥的冷阱温度为-85 ℃~-25 ℃，

冷冻干燥的气压为0.1 Pa ~101.325 kPa，冷冻干燥时间为1 h~240 h。

所述固化方式为使用固化剂或水蒸气退火。固化剂为甲醇，固化时间为1 min~60 min；水蒸气退火温度为4℃~100 ℃，时间为0.1 h~100 h，压力为0.1 Pa ~101.325 kPa。

所述剥离方法为机械剥离。

所制备的微针的材质为丝胶蛋白，丝胶蛋白微针的长度为0.1~2 mm，尖端直径不大于20 μm，底部间距0.1~1 mm。

本发明丝胶蛋白微针，具有以下有益效果：

本发明涉及一种可用于药物输送的丝胶蛋白微针，属于生物医学工程技术领域。该丝胶蛋白微针与传统金属微针相比，不仅具有优异的生物相容性和抗菌性，还可以包裹不同的药物（比如青霉素、阿莫西林、头孢、红霉素等），并可以通过控制丝胶蛋白内部的结晶程度来控制药物局部释放的快慢。基于丝胶蛋白的微针具有可控缓释、高效、低成本、易制备、柔性、可自然降解等一系列突出的优势，可以直接使用于生物体，在各种环境干扰下均具有良好的性能，具有较好的应用开发前景。

附图说明

图1为本发明提供的丝胶蛋白微针的制备方法流程示意图。

图1中1为丝胶蛋白微针的阴模板的示意图，2为丝胶蛋白溶液的示意图，3为丝胶蛋白微针的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

所述丝胶蛋白微针的制备方法包括：

实施例1：

（1）：制备丝胶蛋白溶液；

取20mg丝胶蛋白（分子量5kDa）溶解于200.00 mL水中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为50r/min，时间0.1 h。

（2）将0.1g的阿莫西林溶解于通过上述方法制备的丝胶蛋白溶液中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为300r/min，时间1h。

（3）取2mL步骤（2）中所得到阿莫西林丝胶蛋白溶液，缓慢倒入4cm²的微针印模内，25℃常压（0.1 MPa）下干燥24h，于甲醇中固化1min。

（4）通过机械剥离的方式将丝胶蛋白微针从阴模中脱离。

（5）将阿莫西林丝胶蛋白微针针尖向上，水平放置，即得到包裹阿莫西林药物的丝胶蛋

白微针，丝胶蛋白微针的长度为0.1~2 mm，尖端直径不大于20 μm，底部间距0.1~1 mm。

（6）将阿莫西林丝胶蛋白微针针尖朝下，轻轻按入病人受细菌感染的皮肤内，放置5分钟，然后将阿莫西林丝胶蛋白微针基底从病人皮肤剥离，完成药物释放。

实施例2：

（1）：制备丝胶蛋白溶液；

取10g丝胶蛋白（分子量10kDa）溶解于20.00 mL水中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为1500r/min，时间48 h。

（2）将0.5g的阿莫西林溶解于通过上述方法制备的丝胶蛋白溶液中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为300r/min，时间1h。

（3）取2mL步骤（2）中所得到阿莫西林丝胶蛋白溶液，缓慢倒入4cm²的微针印模内，25℃常压（0.1 MPa）下干燥24h，于甲醇中固化60min。

（4）通过机械剥离的方式将丝胶蛋白微针从阴模中脱离。

（5）将阿莫西林丝胶蛋白微针针尖向上，水平放置，即得到包裹阿莫西林药物的丝胶蛋白微针。

（5）将阿莫西林丝胶蛋白微针针尖朝下，轻轻按入病人受细菌感染的皮肤内，放置30分钟，然后将埃莫西林丝胶蛋白微针基底从病人皮肤剥离，完成药物释放。

实施例3

（1）：制备丝胶蛋白溶液；

取5g丝胶蛋白（分子量150kDa）溶解于20.00 mL水中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为800r/min，时间20 h。

（2）将0.2g的头孢溶解于通过上述方法制备的丝胶蛋白溶液中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为300r/min，时间1h。

（3）取2mL步骤（2）中所得到头孢丝胶蛋白溶液，缓慢倒入4cm²的微针印模内，冷冻干燥24h（冷阱温度为-55℃，气压为0.5Pa）。采用水蒸气退火方式固化。水蒸气退火温度为27 ℃，时间为48 h，压力为0.05kPa。

（4）通过机械剥离的方式将丝胶蛋白微针从阴模中脱离。

（5）将头孢丝胶蛋白微针针尖向上，水平放置，即得到包裹头孢药物的丝胶蛋白微针。

（5）将头孢丝胶蛋白微针针尖朝下，轻轻按入病人受细菌感染的皮肤内，放置2h，然后将头孢丝胶蛋白微针基底从病人皮肤剥离，完成药物释放。

实施例4：

（1）制备丝胶蛋白溶液；

取2g丝胶蛋白（分子量80kDa）溶解于20.00 mL水中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为800r/min，时间20 h。

（2）将0.1g的青霉素溶解于通过上述方法制备的丝胶蛋白溶液中，通过磁力搅拌使溶液均一，转速为300r/min，时间1h。

（3）取2mL步骤（2）中所得到青霉素丝胶蛋白溶液，缓慢倒入4cm²的微针印模内，冷冻干燥24h（冷阱温度为-55℃，气压为0.5Pa）。于甲醇中固化20min。

（4）通过机械剥离的方式将丝胶蛋白微针从阴模中脱离。

（5）将青霉素丝胶蛋白微针针尖向上，水平放置，即得到包裹青霉素药物的丝胶蛋白微针。

（5）将青霉素丝胶蛋白微针针尖朝下，轻轻按入病人受细菌感染的皮肤内，放置60分钟，然后将青霉素丝胶蛋白微针基底从病人皮肤剥离，完成药物释放。

综上所述，本发明提出一种简单有效的技术方案，提供了一种具有优异生物相容性的柔性丝胶蛋白微针的制备方法。与传统微针相比，丝胶蛋白微针具有生物相容性好、可控缓释、柔性、易制备、可同时应用于体表及体内、无重金属残留污染风险等一系列优势，解决了传统微针存在的一系列问题，具有很好应用开发前景。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种丝胶蛋白微针，其特征在于，所述微针的材质为丝胶蛋白，丝胶蛋白微针的长度为0.1~2 mm，尖端直径不大于20 μm，底部间距0.1~1 mm。

2.根据权利要求1所述的一种丝胶蛋白微针，其特征在于，所述微针按照一下步骤制备：

（1）提供丝胶蛋白溶液：将丝胶蛋白溶解于超纯水中，磁力搅拌分散；

其中所述丝胶蛋白分子量为5-300kDa；所述丝胶蛋白溶液浓度为0.1-500mg/mL；

（2）丝胶蛋白微针的制备：首先订制微针阴模具；在微针阴模具的微针槽内填满步骤（1）制备的丝胶蛋白溶液，干燥并固化；将丝胶蛋白微针剥离微针阴模具，得到丝胶蛋白微针。

3. 根据权利要求1所述的一种丝胶蛋白微针，其特征在于，步骤（1）中所述磁力搅拌分散的搅拌速度为50r/min~1500r/min，搅拌时间为0.1h~48h。

4. 根据权利要求1所述的一种丝胶蛋白微针，其特征在于，步骤（2）中所述干燥方式为常温常压干燥或冷冻干燥，其中冷冻干燥的温度为-85 ℃~-25 ℃，冷冻干燥的气压为0.1 Pa ~101.325 kPa，冷冻干燥时间为1 h~240 h。

5. 根据权利要求1所述的一种丝胶蛋白微针，其特征在于，步骤（2）中所述固化方式为使用固化剂或水蒸气退火；固化剂为甲醇，固化时间为1 min~60 min；水蒸气退火温度为4℃~100 ℃，时间为0.1 h~100 h，压力为0.1 Pa ~101.325 kPa。

6. 根据权利要求1所述的一种丝胶蛋白微针，其特征在于，步骤（2）中所述所述剥离方法为机械剥离。

7. 根据权利要求1所述的一种丝胶蛋白微针，其特征在于，所述微针用于药物输送。