CN108392728A

CN108392728A - 一种丝素蛋白多层复合微针及其制备方法

Info

Publication number: CN108392728A
Application number: CN201810147573.5A
Authority: CN
Inventors: 卢神州; 王诗怡; 殷祝平; 匡大江; 邢铁玲; 潘涛
Original assignee: Suzhou University; Nantong Textile and Silk Industrial Technology Research Institute
Current assignee: Paraxon Pharmaceutical Biotechnology Shanghai Co ltd
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2018-08-14

Abstract

本发明公开了一种丝素蛋白多层复合微针及其制备方法，属于微针透皮释药领域。先制备内层微针阵列，再通过逐层复合固化的方式，将微针浸蘸丝素蛋白溶液后干燥固化，重复浸蘸和固化步骤，得到多层复合微针。本发明提供的多层微针由载有相同或不同药物的丝素蛋白分层构成，在针长一定范围内可多层叠加。本发明提供的微针可在单一的针体内实现了不同层的叠加，增加了可载药物种类。同时，还通过对每层丝素蛋白结构调整，从而改变该层丝素蛋白的结晶结构，达到不同层之间药物释放速度不同的效果，适用于需要复合用药的病情治疗。本发明提供的微针可在一次性刺入过程中分层释放药物，外层溶解可较快释药，内层溶胀缓慢释药，可在较长时间内均衡给药。

Description

一种丝素蛋白多层复合微针及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种医疗用微针给药系统，尤其涉及一种丝素蛋白多层复合微针的给药系统及其制备方法。

技术背景

微针透皮给药系统是指药物被涂抹或贴敷的方式聚集在皮肤表层，之后以一定的速率渗透皮肤进入人体循环，从而被毛细血管吸收进入人体的血液循环的一种释药形式。皮肤角质层是药物透皮给药进入人体最大的障碍，微针可穿透皮肤的角质层而几乎不产生痛感与损伤，透过角质层的针体可遇体液溶解或溶胀释放药物。当前的微针透皮给药系统存在一些不足，如针体材质的生物相容性差、制造成本过高、针体尖锐易折断、无统一的技术标准要求等。传统金属材质微针虽具备较好的刺入性能，但是一般将药物涂抹于微针表面，载药量小难以达到治疗效果，且金属材质微针长时间在体内停留可能造成不适与排斥反应。

可溶性实心载药微针渗透是将药物与可生物降解或水溶性的聚合物共混制成，释药后几乎无残留；药物涂层微针渗透是将药物涂抹在不溶性针体的表面，在刺入皮肤后药物溶解脱落；空心微针渗透是将药物包覆在空心针体内，接触体液后溶胀释药；空管型微针渗透即可穿破皮肤，又可使药物通过微针内部管道进入人体。

在本发明之前，中国发明专利CN 104707241A公开了一种两段式微针阵列，两段式微针阵列包括微针下段基座和微针上段尖端，上段尖端的空腔中的相配合的凸起结构，下段基座的制备材料为生物可降解的不可溶高分子材料，能有效刺穿皮肤表层的角质层，可以实现载药段与针体快速分离，从而减少微针操作时间，为不易控制的给药对象带来了方便。但是由于其两段式的结构导致针体载药量相对较小，对于用药量较高的病症并不适用。

中国发明专利CN103800998A公开了一种丝素蛋白凝胶微针系统及其制备方法，采用丝素蛋白与药物共混制得溶胀释药的微针，该微针系统为不溶性凝胶微针，且具有一定的强力能够刺入皮肤，在皮肤内接触到体液后发生溶胀释药。中国发明专利CN102580232A公开了一种丝素蛋白微针系统和丝素纳米颗粒及其制备方法，用可溶的丝素蛋白固化物包裹载药丝素纳米颗粒，然后制成微针，该微针刺入皮肤后，外层的丝素蛋白固化物迅速溶解，释放出载药的纳米颗粒，达到药物释放的目的。

现阶段的单一型微针的释药效果只能整体调节其释药速率，不能分段控制释药速率，尤其是难以达到在初期需大量给药、后期缓慢释药病情的要求。

发明内容

本发明针对现有单一型微针存在的不足，提供一种可在同一针体内同时加载不同种类的药物，或者同一药物的不同加载量，以获得不同的释药速率和释药效果，具有一针多药特点的丝素蛋白多层复合微针及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种丝素蛋白多层复合微针的制备方法，以家蚕丝为原料，依次经过脱胶、溶解、透析,得到丝素蛋白溶液，再进行如下步骤：

（1）微针基底层的制备：将所需载药量的药物加入到丝素蛋白溶液中混合，按2.0～5.5mg丝素蛋白干重每15*15阵列涂抹于模具上，在真空度小于90 kPa的条件下真空脱气泡后，置于温度为20～27℃，相对湿度为55%～65%的恒温恒湿条件下干燥处理12～24小时；将干燥后的微针片针尖朝下，在夹具上夹紧后，浸没在浓度为70～90 v/v%的固化诱导剂中处理1～100 min，所述的固化诱导剂为甲醇或乙醇；提起后在室温下干燥，制成不溶于水的基底层微针；

（2）微针缓释中间层的加载：以尿素、乙二醇甲醚、甘油、乙二醇乙醚、甲酰胺中的一种为结构调节剂，在丝素蛋白溶液中加入10～20wt/wt%的结构调节剂，再加入所需载药量的药物，得到共混溶液；将步骤（1）得到的基底层微针的微针片针尖朝下，置于共混溶液中，浸蘸处理1秒～10秒后提起，在温度为30℃～60℃的鼓风条件下干燥处理10秒～100秒，重复浸蘸-干燥处理10～50次后，再在温度为20℃～27℃、相对湿度为55%～65%的恒温恒湿条件下，平衡干燥处理3～6小时，得到载有内层与缓释层的微针；

（3）微针快速释放外壳的加载：将步骤（2）得到载有内层与缓释层的微针片针尖朝下，在含有所需载药量的药物与可溶性小分子量丝素蛋白溶液的共混溶液中浸蘸处理1秒～10秒，提起后，在温度为30℃～60℃的鼓风条件下干燥处理10秒～100秒，重复浸蘸-干燥处理10～50次，再在温度为20℃～27℃、相对湿度为55%～65%的恒温恒湿条件下，平衡干燥处理3～6小时，得到一种具有基底层、缓释层和快速释放层的微针。

本发明技术方案所述的可溶性小分子量丝素蛋白溶液为丝素蛋白分子量小于10000道尔顿的丝素蛋白溶液。

本发明技术方案所述的药物为布洛芬、阿霉素、抗菌多肽、玻尿酸、阿司匹林、胰岛素、酶、疫苗、免疫蛋白、生长激素、肉毒素。

本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种丝素蛋白多层复合微针，微针针体为分层结构，包括基底层、缓释中间层和快速释放外壳层。

本发明的原理是：丝素蛋白多层微针的基底层由高强度丝素蛋白材质构成，通过固化诱导剂促使丝素蛋白形成β-折叠结构的丝素Ⅱ型结晶结构，具有高强度难溶于水的特点，其内部包裹的药物释放缓慢。微针缓释中间层的丝素蛋白通过结构调节剂的加入形成丝素蛋白Ⅰ型结晶结构为主的聚集态结构，具有一定的可溶胀性，药物释放速度中等。快速释放外壳则由低分子量丝素蛋白构成，接触体液后快速溶解，使其中的药物快速释放，迅速达到药物起作用的血药浓度。

与现有技术的微针相比，本发明提供的新型结构的丝素蛋白多层微针的优点在于：它可在同一针体内同时加载不同种类的药物，或者同一种药物可以获得不同的释药速率以及释药效果，具有一针多药的效果。

还由于本发明制备的微针主要材质为丝素蛋白，在干态下力学性能优异，易于刺入皮肤发挥药效，且丝素蛋白为天然高分子材料，生物相容性好，无刺激以及过敏反应。微针为多层复合结构，具有更多的载药选择，可分层载药达到一针多药的效果；药物释放由外向内，适应不同时段的药物释放的需求。还可根据具体的病情要求，将不易共混的药物分层加载在同一针体内，在一次刺入过程中先后释放不同药物。

附图说明

图1为本发明实施例提供的多层复合针壁微针的结构分解模型示意图；

图2为本发明实施例提供的三层微针在光学显微镜下的照片；

图3为本发明实施例提供的三层微针在激光共聚焦显微镜下的截面图片；

图4为本发明实施例提供的含有载胰岛素的三层复合针壁微针的药物释放曲线图。

图中，1.微针基底层；2.微针缓释中间层；3.微针快速释放外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

实施例一：

参见附图1，它是本实施例提供的一种多层复合针壁微针的结构分解模型示意图；由内而外，依次为微针基底层1，微针缓释中间层2和微针快速释放外壳3，其制备的具体步骤如下：

1.丝素溶液的制备：将家蚕丝置于碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，于98～100℃下处理30min，然后以去离子水洗净，重复以上操作三次，进行脱胶处理。将脱胶、烘干后得到的丝素于60℃下按1:10的浴比溶于9.3M溴化锂溶液中，透析处理三天，获得丝素蛋白溶液。

2.微针基底层的制备：将丝素蛋白溶液与盐酸阿霉素溶液按质量比100:1进行溶液混合，按2.5mg蛋白干重每15*15阵列涂抹于PDMS（聚二甲基硅氧烷模）模具上，在小于90kPa真空度条件下真空脱气泡后，温度25℃，相对湿度：58，恒温恒湿干燥处理20小时。将干燥后的微针片针尖朝下，在夹具上夹紧后，浸没在85 v/v%甲醇中5min，提起在室温下干燥，即制成不溶于水的基底层微针。

3.微针缓释中间层的加载：将步骤2得到的基底层微针的微针片针尖朝下，丝素蛋白溶液与盐酸阿霉素溶液按质量比100:1进行溶液混合，丝素蛋白溶液中含20 wt/wt%尿素，微针在共混溶液中浸蘸后提起，再浸蘸45次，每次下降浸蘸时间3秒，每次提起后在40℃鼓风干燥50秒，干燥后再次下降浸蘸，重复50次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥4小时，温度25℃，相对湿度：60%，即得到载有内层与缓释层的微针。

4.微针快速释放外壳的加载：将步骤3得到载有内层与缓释层的微针片针尖朝下，可溶性小分子量丝素蛋白溶液与盐酸阿霉素溶液按质量比100:1进行溶液混合，在所载药物与可溶性小分子量（分子量小于10000道尔顿）丝素蛋白溶液的共混溶液中蘸后提起再浸蘸30次，每次下降浸蘸时间2秒，每次提起后在45℃鼓风干燥60秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复30次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥3小时，温度24℃，相对湿度：56%，得到一种内层为基底层、中间为缓释层及外层为快速释放层结构的三层载药微针。

参见附图2，为本实施例提供的三层微针在光学显微镜下的照片；

参见附图3，为本实施例提供的三层微针在激光共聚焦显微镜下的截面图片。

实施例二：

1.丝素溶液的制备：将家蚕丝置于碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，于98～100℃下处理30min，然后以去离子水洗净，重复以上操作三次脱胶，将脱胶并烘干后的丝素于60℃下按1:10的浴比溶于9.3M溴化锂溶液，透析三天获得丝素蛋白溶液；

2.微针基底层的制备：配置胰岛素溶液，将步骤1中的丝素蛋白溶液与胰岛素溶液按质量比100:1共混，按3 mg丝素蛋白干重每15*15阵列涂抹于PDMS（聚二甲基硅氧烷模）模具上，在小于90 kPa真空度条件下真空脱气泡后，恒温恒湿干燥，温度26℃，相对湿度：59，干燥21小时。将干燥后的微针片针尖朝下，在夹具上夹紧后，浸没在75 v/v%乙醇中60min，提起在室温下干燥，即制成不溶于水的基底层微针。

3.微针缓释中间层的加载：将步骤2中的微针片针尖朝下，丝素蛋白溶液与胰岛素溶液按质量比100:1进行溶液混合，丝素蛋白溶液中含20 wt/wt%甘油，微针在共混溶液中浸蘸后提起再浸蘸40次，每次下降浸蘸时间2秒，每次提起后在40℃鼓风干燥50秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复40次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥4小时，温度26℃，相对湿度：55%，即得到载有内层与缓释层的微针。

4.微针快速释放外壳的加载：将步骤3中得到载有内层与缓释层的微针片针尖朝下，可溶性小分子量丝素蛋白溶液与胰岛素溶液按质量比100:1进行溶液混合，在所载药物与可溶性小分子量丝素蛋白溶液的共混溶液中蘸后提起再浸蘸35次，每次下降浸蘸时间3秒，每次提起后在40℃鼓风干燥70秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复35次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥3小时，温度24℃，相对湿度：56%，即得到有内层、缓释层以及快速释放层的微针。

参见附图4，为本实施例提供的载胰岛素三层复合针壁微针的药物释放曲线图。

实施例三：

2.微针基底层的制备：配置表皮生长因子（EGF）溶液，将步骤1中的丝素蛋白溶液与EGF溶液按质量比500:1共混，按3.1mg丝素蛋白干重每15*15阵列涂抹于PDMS（聚二甲基硅氧烷模）模具上，在小于90 kPa真空度条件下真空脱气泡后，恒温恒湿干燥，温度24℃，相对湿度：56%，干燥15小时。将干燥后的微针片针尖朝下，在夹具上夹紧后，浸没在80 v/v%甲醇中10 min，提起在室温下干燥，即制成不溶于水的基底层微针。

3.微针缓释中间层的加载：将步骤2中的微针片针尖朝下，丝素蛋白溶液与玻尿酸溶液按质量比100:1，丝素蛋白溶液与EGF溶液按质量比500:1进行溶液混合，丝素蛋白溶液中含20 wt/wt%甘油，微针在共混溶液中浸蘸后提起再浸蘸45次，每次下降浸蘸时间4秒，每次提起后在45℃鼓风干燥60秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复45次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥4小时，温度25℃，相对湿度：54%，即得到载有内层与缓释层的微针。

4.微针快速释放外壳的加载：将步骤3中得到载有内层与缓释层的微针片针尖朝下，可溶性小分子量丝素蛋白溶液与玻尿酸溶液按质量比100:1进行溶液混合，微针在共混溶液中蘸后提起再浸蘸25次，每次下降浸蘸时间3秒，每次提起后在45℃鼓风干燥50秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复25次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥4小时，温度25℃，相对湿度：57%，即得到含有两种药物的多层复合丝素蛋白微针。

实施例四：

2.微针基底层的制备：将步骤1中的丝素蛋白溶液，按3.1 mg丝素蛋白干重每15*15阵列涂抹于PDMS（聚二甲基硅氧烷模）模具上，在小于90 kPa真空度条件下真空脱气泡后，恒温恒湿干燥，温度25℃，相对湿度：55%，干燥18小时。将干燥后的微针片针尖朝下，在夹具上夹紧后，浸没在88 v/v%甲醇中2min，提起在室温下干燥，即制成不溶于水的基底层微针。

3.微针缓释中间层的加载：将步骤2中的微针片针尖朝下，丝素蛋白溶液与玻尿酸溶液按质量比10:1，进行溶液混合，丝素蛋白溶液中含20 wt/wt%乙二醇甲醚，微针在共混溶液中浸蘸后提起再浸蘸41次，每次下降浸蘸时间4秒，每次提起后在35℃鼓风干燥90秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复41次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥4小时，温度24℃，相对湿度：55%，即得到载有内层与缓释层的微针。

4.微针快速释放外壳的加载：配置促内皮细胞生长因子（UEGF）溶液，将步骤3中得到载有内层与缓释层的微针片针尖朝下，可溶性小分子量丝素蛋白溶液与UEGF溶液按质量比300:1进行溶液混合，微针在共混溶液中蘸后提起再浸蘸25次，每次下降浸蘸时间3秒，每次提起后在37℃鼓风干燥65秒，干燥后再次下降浸蘸，这样重复25次后，在恒温恒湿条件下平衡干燥4小时，温度25℃，相对湿度：55%，即得到含有两种药物的多层复合丝素蛋白微针。

Claims

1.一种丝素蛋白多层复合微针的制备方法，以家蚕丝为原料，依次经过脱胶、溶解、透析,得到丝素蛋白溶液，其特征在于再进行如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白多层复合微针的制备方法，其特征在于：所述的可溶性小分子量丝素蛋白溶液为丝素蛋白分子量小于10000道尔顿的丝素蛋白溶液。

3.根据权利要求1所述的一种丝素蛋白多层复合微针的制备方法，其特征在于：所述的药物为布洛芬、阿霉素、抗菌多肽、玻尿酸、阿司匹林、胰岛素、酶、疫苗、免疫蛋白、生长激素、肉毒素。

4.按权利要求1制备方法得到的一种丝素蛋白多层复合微针，微针针体为分层结构，包括基底层、缓释中间层和快速释放外壳层。