CN110193082A - 一种无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，包括如下步骤：(1)将光引发聚合单体和引发剂按一定质量比(1000：1到10：1)混合，将其倒入立体光刻3D打印机的墨盒中；(2)将设计好的高分子倒刺微针结构输入3D打印机中，开始打印；(3)待打印结束，取出样品，移除表面的溶液；(4)紫外灯下交联处理15分钟；(5)采用电离辐射灭菌法将样品灭菌处理10～30分钟，最后采用气膜隔离干燥技术干燥固化处理；(6)在无菌微针针体表面喷涂所需要剂量的狂犬疫苗基质溶液。本发明提供的无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，使用方便，无菌安全，确保狂犬疫苗能完全接种，有效作用。
Description
技术领域
本发明涉及疫苗的微针给药技术领域，提供了一种狂犬病疫苗涂层微针的制备方法。
背景技术
狂犬病又名恐水症，是一种由狂犬病毒引起的人兽共患病，该病是以侵犯中枢神经系统为主的急性传染病，一旦发病，死亡率高达100％。狂犬病对人民生命健康造成严重威胁。人狂犬病通常由病兽以咬伤的方式传给人体而受到感染。临床表现为特有的恐水、恐声、怕风、恐惧不安、咽肌痉挛、进行性瘫痪等。尽管这是一个古老的疾病，但人类至今仍然无法消灭它。狂犬病疫苗是一个历史悠久的疫苗，接种狂犬病疫苗后，人体血液中可出现抗狂犬病毒抗体，这些抗体可防止狂犬病毒在细胞间直接传播，减少狂犬病毒的增殖量，同时还能清除游离的狂犬病毒，阻止狂犬病毒的繁殖和扩散，从而达到预防狂犬病的目的。
现有的狂犬病治疗手段通常为，人被咬伤后立即注射狂犬疫苗，使其在人体内形成有效抗体来防止发病。狂犬疫苗一般采用肌肉注射给药，通常有水针剂和粉针剂。但是注射给药通常需要医生的监护，注射给药针头会刺激皮肤深层神经细胞容易给人体造成痛苦，病人顺应性较差，存在感染风险等。
近年来微针透皮给药取得了巨大的进展，微针可以通过刺穿表皮角质层，创造出微孔道利于药物进入到真皮和皮下组织，进而通过毛细血管被吸收来提高生物利用度，可实现无痛给药，患者依从性好，操作简单方便。按照微针的结构和释药方式，微针可以分为实心不溶性微针、涂层微针、可溶性微针、空心微针四类。其中涂层微针具有使用方便、适合递送水溶性等生物大分子等优点，具有很好的应用前景。
现有的涂层微针，多采用模具法制备，如公开号为CN105126242A和CN106806354A的中国发明专利，该类技术的不足之处在于：模具法的特点决定了模具上的微针密度和形状是固定的，若要提高微针的载药量，只能通过重新刻模的方式来调整模具上的微针数量，费时费力且大大增加了制造成本。
也有文献报道采用3D打印技术制备涂层微针的，如CN107320841A的中国发明专利，该类技术的不足之处在于：采用3D打印仅是制备微针，纳米涂层还是传统方法，故无法适用于狂犬病疫苗的无菌检查。
3D打印(3DP)是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。打印机主要由控制系统和打印装置组成，控制系统可以控制命令，给打印装置设置指令，打印装置根据控制系统的指令、通过打印头打印出符合指令的物品。3D打印技术主要包括SLA、FDM、SLS、LOM等工艺。由于SLS成型方法有着制造工艺简单，柔性度高、成型速度快、材料选择范围广、成本低、材料利用率高等特点，针对以上特点SLS法可以用来直接快速制备微针。且采用3D打印技术可以打印出同时满足各种针体形状和不同针密度的微针，满足个性化需求，方便了工业化生产。
狂犬疫苗微针应该保证是无菌且安全的，现有的制备微针(微结构体)技术都真正没有解决无菌问题。紫外线主要作用于细胞内的DNA，抑制DNA的复制，造成微生物死亡。但是紫外线的穿透力很弱，即使是一层极薄的普通玻璃或纸片也能吸收大部分紫外线，阻碍其通过，所以紫外线仅适于物体表面灭菌和空气灭菌。电离辐射灭菌法(又称冷灭菌)利用放射性核素Co60发射的γ射线或电子加速器产生的高能电子束穿透物品进行辐射灭菌。穿透能力强，适用于橡胶、塑料、高分子聚合物、精密医疗仪器、生物医学制品等灭菌。气膜隔离干燥技术采用干燥过程中用气膜将微针样品保护起来，保证整个样品干燥过程处于无菌状态。
另，虽有公开号为CN105498081A的中国发明专利，提供了一种无菌微针的制备方法，但该技术采用物理拉丝法制备，故仍然存在微针的载药量受限的技术瓶颈。
综上所述，由于狂犬病疫苗的药物特点决定了必须完全接种方可有效，以及无菌储存，因此，如何提供一种利用3D打印技术制备出无菌狂犬疫苗涂层微针，使得狂犬疫苗有效刺入皮肤且在皮肤内快速释放，是本领域技术人员急需解决的技术难题。
CN201510131662.7、CN201510556562.9、CN201710654098.6
发明内容
本发明提供了一种无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，解决了上述现有技术存在的缺陷。
本发明所采用的技术方案具体如下：
一种无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，包括如下步骤：(1)将光引发聚合单体和引发剂按一定质量比(1000：1到10：1)混合，将其倒入立体光刻3D打印机的墨盒中；(2)将设计好的高分子倒刺微针结构输入3D打印机中，开始打印；(3)待打印结束，取出样品，移除表面的溶液；(4)紫外灯下交联处理15分钟；(5)采用电离辐射灭菌法将样品灭菌处理10～30分钟，最后采用气膜隔离干燥技术干燥固化处理；(6)在无菌微针针体表面喷涂所需要剂量的狂犬疫苗基质溶液。
优选的，步骤(6)是指如下步骤：在洁净灭菌的微针针体表面上直接喷涂疫苗基质溶液，待溶液均匀喷涂微针表面后，将微针放置于冻干机中，冻干机采用气膜隔离保证无菌，处理1～5小时，干燥过的成品低温密封保存备用。
优选的，所有制备狂犬疫苗结构材料先在紫外波长为254nm下灭菌再使用。整个生产环节在无菌化环境中进行。
本发明提供的无菌狂犬病疫苗涂层微针贴的制备方法，有益效果如下：
1.本发明能实现制备无菌狂犬疫苗微针，且能无痛地刺入一定深度的人体皮肤，并且狂犬疫苗以均一溶液形式直接制备微针或者溶于水溶性高分子喷涂材料中制备涂层微针，实现狂犬疫苗在皮肤组织内快速释放。
2.该工艺相对于普通的模具制备技术，具有同时满足任意微针针体形状和高针密度的优点，且微针阵列可以为双层倒刺结构，插入皮肤之后，在疫苗接种过程中不易掉落。
3.无菌微针针体由生物相容性高分子制成，进入皮下组织无毒副作用，且无菌疫苗微针保证了狂犬疫苗接种过程中的安全性。
4.本发明采用立体光刻3D打印技术和电离辐射灭菌法-气膜隔离干燥技术制备无菌微针的方法相对于已有的专利号CN201710654098.6专利提供的微针制备方法，具有工艺条件简单，制备出各种高精度的无菌微针针体形状等优势，适合于工业化批量生产，能够广泛的应用于狂犬病接种领域。
附图说明
图1为本发明无菌狂犬疫苗微针的制备流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明中的附图，对本实施例中的技术方案进行具体说明。必须说明的是，下述实施例仅用来解释本发明，而不是对发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入到了本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例制备一种双层倒刺性无菌狂犬疫苗涂层微针，针体的整体高度为600μm，针体的底部直径为350μm，基底的边长为80mm，针体集中阵列位于所述基底，针体的针间间距为180μm。
(1)3D打印法制备无菌微针阵列
将光引发聚合单体(本实施例以聚二甲硅氧烷-聚氨酯为例，但不限于此)和光引发剂(本实施例以2，4，6一三甲基苯甲酰基膦酸乙酯为例，但不限于此)按照一定质量比(本实施例以99：1为例，但不限于此)充分混合。搅拌后得到澄清透明液体，将该液体倒入微纳3D打印机的墨盒中。在电脑上设计并输入高分子微针阵列的形状参数，启动3D打印机打印出所设计的微针。打印完成后，用异丙醇冲除去表面剩余液体。将干洁的微针置于紫外灯下15min，使其充分交联。反应结束后，灭菌(本实施例以采用电子束射线灭菌将样品灭菌处理30min，最后采用气膜隔离干燥技术干燥固化处理30min为例，但不限于此)。
(2)狂犬疫苗基质溶液的针体表面涂层
狂犬疫苗基质溶液结构材料(本实施例以聚乙烯基吡咯烷酮及乙基纤维素(2：1)为例，但不限于此)。所选保护剂(本实施例以海藻糖为例，但不限于此)。所述狂犬疫苗、保护剂和结构材料中三者的质量比为(1：1：5)，但不限于此。所有材料都先灭菌再使用。在洁净灭菌的高分子微针针体表面上直接喷涂疫苗基质溶液，待溶液均匀喷涂微针表面后，将微针放置于冻干机中，冻干机采用气膜隔离保证无菌，处理1-5小时，干燥过的成品低温密封保存备用。
实施例2：
本实施例制备一种螺旋状无菌狂犬疫苗涂层微针，针体的整体高度为700μm，针体的底部直径为300μm，基底的边长为100mm，针体集中阵列位于所述基底，针体的针间间距为130μm。
(1)3D打印法制备无菌微针阵列
将光引发聚合单体(本实施例以三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯为例，但不限于此)和光引发剂(本实施例以芳香族3-苯丙酮酸为例，但不限于此)按照一定质量比(本实施例以95：5为例，但不限于此)充分混合。搅拌后得到澄清透明液体，将该液体倒入微纳3D打印机的墨盒中。在电脑上设计并输入高分子微针阵列的形状参数，启动3D打印机打印出所设计的微针。打印完成后，用异丙醇冲除去表面剩余液体。将干洁的微针置于紫外灯下15min，使其充分交联。反应结束后，灭菌(本实施例以采用电子束射线灭菌将样品灭菌处理15min，最后采用气膜隔离干燥技术干燥固化处理30min为例，但不限于此)。
(2)狂犬疫苗基质溶液的针体表面涂层
狂犬疫苗基质溶液结构材料(本实施例以乙基纤维素为例，但不限于此)。所选保护剂(本实施例以葡聚糖为例，但不限于此)。所述狂犬疫苗、保护剂和结构材料中三者的质量比为(2：3：5)，但不限于此。所有材料都先灭菌再使用。在洁净灭菌的高分子微针针体表面上直接喷涂疫苗基质溶液，待溶液均匀喷涂微针表面后，将微针放置于冻干机中，冻干机采用气膜隔离保证无菌，处理1-5小时，干燥过的成品低温密封保存备用。
实施例3：微针无菌检查对比
如专利号CN201510870229.5所述的常规涂层微针的制备：(1)制备模具：将PDMS和固化剂按一定比例进行混合，充分搅拌均匀并抽真空去除其中的气泡；然后将去除气泡的含固化剂的液态PDMS浇注在水平放置的容器内，置于60℃的烘箱中加热5～10小时，然后将其从容器中取出，并利用激光切割，微纳米加工工艺来制备微针模具；(2)高分子实心微针：将可降解高分子材料放置在微针模具上，在200℃的高温下加热熔融高分子材料并使其全部变为熔体状态，最后趁热模压成型，经冷却至室温之后得到高分子实心微针；(3)含狂犬疫苗的涂层微针制备：将结构材料和狂犬疫苗溶液按一定比例混合后，将高分子实心微针的针体蘸取上述混合液，在真空环境下干燥8h，得到狂犬疫苗涂层微针。
如专利号CN201510556562.9所述的常规无菌微针制备：(1)制备基底，生物可降解材料用水或缓冲溶液配制成凝胶；(2)向水或缓冲溶液中按比例添加生物可降解材料，接着软化形成凝胶。将制备好的凝胶点滴到上述基底上；(3)制备微针针柱，用能产生粘结力模具与上述所点滴的凝胶接触；通过物理拉丝法移动模具，形成微针针柱；(4)干燥固化，切成等高的微针针柱；(5)灭菌(辐照灭菌技术、环氧乙烷)。
分别采用常规模具法、常规无菌微针制备法和本研究的3D打印无菌涂层微针制备工艺制备的微针进行无菌检查。用常规药品无菌检测法-直接接种法检测各组微针的微生物情况，通过肉眼观察培养基是否出现浑浊或显微镜观察是否有菌，以微针成品中不得有任何微生物为合格，否者都为不合格。结果如表1所示。可以看到只有采用3D-电离辐射灭菌法-气膜隔离干燥技术制备的无菌狂犬疫苗微针无菌检查为合格。
表1.狂犬疫苗无菌检查对比(n＝3)
Claims (3)
1.一种无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，包括如下步骤：
(1)将光引发聚合单体和引发剂按一定质量比(1000：1到10：1)混合，将其倒入立体光刻3D打印机的墨盒中；
(2)将设计好的高分子倒刺微针结构输入3D打印机中，开始打印；
(3)待打印结束，取出样品，移除表面的溶液；
(4)紫外灯下交联处理15分钟；
(5)采用电离辐射灭菌法将样品灭菌处理10～30分钟，最后采用气膜隔离干燥技术干燥固化处理；
(6)在无菌微针针体表面喷涂所需要剂量的狂犬疫苗基质溶液。
2.根据权利要求1所述的无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，其特征在于，所述的步骤(6)中，在洁净灭菌的微针针体表面上直接喷涂疫苗基质溶液，待溶液均匀喷涂微针表面后，将微针放置于冻干机中，冻干机采用气膜隔离保证无菌，处理1～5小时，干燥过的成品低温密封保存备用。
3.根据权利要求1所述的无菌狂犬疫苗涂层微针的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，在紫外波长为254nm下灭菌。
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