CN110193137A - 一种狂犬疫苗可溶性微针贴的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，微针贴的结构由针体和背衬组成，该方法包括如下步骤：(1)采用UV‑LIGA法制备PDMS横模，(2)采用注模干燥法制备针体，(3)采用注模干燥法制备背衬，(4)将步骤(2)所得的针体与步骤(3)所得的背衬拼接组装，即得。本发明提供了一种狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，装配方式灵活，微针贴的密度、形状可控；能够制得上大下小的针体结构的可溶性微针，机械性能更优，还有效刺入或剥离皮肤，确保完全接种狂犬病疫苗。

Description

一种狂犬疫苗可溶性微针贴的制备方法

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可溶性微针贴的制备方法。

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。

微针阵列技术作为一种新型的透皮给药技术，可以刺破人体皮肤的角质层障碍而不触及真皮层的神经组织，实现无痛给药，患者依从性好，操作简单方便。而可溶性微针刺入人体皮肤后可自行溶解，避免了固体实心微针针头断裂于体内造成损害的问题，也减少了医疗废物的产生，是目前的研究热点之一。

目前常见的可溶性微针的针体形状一般为锥状、同底锥状与柱状的结合、楔形等，属于上小下大型的微针。该类结构微针的缺点在于：①由于肌体皮肤是具有弹性的，微针刺入皮内后会受到多方向的力，使其向外挤出，导致上小下大型的微针容易被皮肤挤出，不利于精准给药；②狂犬病疫苗的药物特点决定了必须完全接种，100％作用方可有效，该类结构微针存在透皮给药时未完全刺入皮肤、含药针体部分残留的用药隐患。

亦因此，发明人考虑，可设计出一种形状为上大下小型的微针结构(包括但不限于矛状、带帽状、箭头状等)，便于精准透皮给药，狂犬病疫苗完全有效作用，以解决上小下大型微针的缺点。

然而，纵观现有技术所涉及的可溶性微针制备方法，多为制备上小下大型的微针，无法借鉴用于制备上大下小型的狂犬病疫苗微针。

传统的倒模法，如公开号为CN104707241A的中国发明专利，提供了一种两段式微针阵列的制备方法，该方法为先制备微针下段的基座，后制备微针上段的尖端，并将其与基座拼接，脱模干燥而得。尽管该专利制备的是两段式微针阵列，但和传统的含药与基底呈一体式微针一样，制备原理仍采用倒模法，故存在如下技术不足之处：①倒模法采用的模具属于纵模，即模具上的针体形状呈上小下大的纵向设置，故在干燥脱模时必然存在针体易断裂、微针的高度不均一等隐患；②倒模法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。

新潮的3D打印法，如公开号为CN105797266A、公开号为CN107320841A的两篇中国发明专利，都提供了一种以3D打印技术来制备微针的方法，该方法虽能调整微针密度，但也存在如下技术不足之处：①多用于制备上小下大型微针，同样存在狂犬疫苗微针贴刺入或剥离皮肤时有药物残留的可能性，无法确保狂犬疫苗的完全接种；②采用的模具仍属于纵模，与传统的倒模法一样存在针体易断裂、微针的高度不均一等隐患；③仅适用于特定的几种基质材料，制造成本高，通用性差。

综上所述，如何实现一种可制备上大下小型微针结构的工艺，以解决现有可溶性微针贴及其制备方法不适用于载入狂犬疫苗的技术瓶颈，是本发明拟解决的核心问题。

发明内容

本发明另辟蹊径，以迥异于倒模法或3D打印法的原理，提供了一种针体结构为上大下小形状的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法——排状微针组装法，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：

一种狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，微针贴的结构由针体和背衬组成，该方法包括如下步骤：

(1)采用UV-LIGA法制备PDMS横模

将PDMS与固化剂按比例混合，抽真空除去混合液中的气泡；在硅基底上溅射一层镍，预处理后在硅基底甩上一层SU-8胶，用掩模板进行光刻显影；光刻显影后再浇注已抽真空的 PDMS溶液，干燥后取出，脱模，得到PDMS横模；

其中，掩模板形状与微针的针体形状相同；PDMS横模上设有与针体形状相同的开槽；

(2)制备针体

取处方量的狂犬病疫苗、透明质酸、海藻糖，用去离子水溶解、混合成均匀的针体液，离心除去针体液中的气泡；再取适量的针体液注入步骤(1)所得的PDMS横模的开槽中，去除PDMS横模表面多余的针体液，干燥，得到固化的针体，针体呈排状分布；

(3)制备背衬

将背衬材料用去离子水溶解成均匀的背衬液，离心除去背衬液中的气泡，放置于方形容器，干燥，得到固化的背衬层；再在背衬层上开有与步骤(2)所得的排状微针尺寸相匹配的凹槽；

(4)针体与背衬拼接制得成品

将步骤(2)所得的针体拼接至步骤(3)所得的背衬的凹槽中，组装，即得。

优选的，步骤(1)中PDMS与固化剂的质量比为10：1。

优选的，步骤(1)中SU-8胶的厚度为100μm。

优选的，步骤(1)中抽真空的条件为：于真空度为0.08Mpa下抽真空5min；干燥的条件为：于60℃烘箱中干燥5h。

优选的，步骤(2)中，狂犬病疫苗的质量占比为5％，透明质酸的质量占比为15％，海藻糖的质量占比为5％，去离子水的质量占比为75％。

优选的，步骤(2)和步骤(3)中，干燥的条件均为：于37℃烘箱中干燥5h。

本发明提供的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，主要存在如下创新之处：

①思路创新，本发明的制备方法，乃先分别制备排状的针体和带有凹槽的背衬，将针体和背衬组装拼接，迥异于现有技术的背衬和针体在同一模具上浇注成型；优点是装配方式灵活，使得微针贴的密度、形状可控，可根据狂犬病疫苗的载药量设计任意调整微针的数量，而不必二次开模生产。

②模具创新，本发明的PDMS阴模属于横模，即模具上横向设有与针体形状相同的开槽 (如图2)，不同于传统的纵模；优点是脱模时针体不会断裂，形态完整，并且微针的高度均一，能够有效接种狂犬病疫苗。

③结构创新，本发明方法制得的微针，是上大下小的针体结构(如图1)，形状类似四棱锥，不同于现有的微针结构(针体乃上小下大，形状多为圆锥)；优点是能有效刺入或剥离皮肤，确保完全接种狂犬病疫苗，且机械性能更优。

附图说明

图1为采用本发明方法制得的上大下小型微针的针体结构示意图。

图2为采用本发明方法制得的PDMS横模的俯视结构示意图。

图3为采用本发明方法制得的背衬的俯视结构示意图。

图4为采用本发明方法制得的背衬的正视结构示意图。

图5为采用本发明方法制得的针体与背衬拼接后的整体效果示意图。

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狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备

(1)采用UV-LIGA法制备PDMS横模

首先，将PDMS与固化剂按质量比为10:1混合均匀，置于真空干燥箱，在真空度为0.08Mpa下抽真空5min，以除去溶液中的气泡，静置备用；

其次，准备一块硅基底，在硅基底上溅射一层镍，并对其进行预处理，确保绝对洁净；

然后，在预处理后的硅基底上甩上一层100μm厚的SU-8胶，用掩模板进行光刻显影，掩模板的形状与微针的针体形状相同；

最后，浇注上前述已抽真空的PDMS溶液，置于烘箱，在60℃下干燥5h后取出，脱模即，得PDMS横模。

本发明中的针体形状，可以为如图2所示的箭头状，也可以为其它符合上大下小的任意形状，如矛状、带帽状等。本发明中的针体数量，可以为如图2所示的六个，也可以为其它任意数量。

如图2所示，序号1表示PDMS横模，序号2表示PDMS横模上设有的开槽，开槽的形状与预制备的狂犬病疫苗可溶性微针的针体形状相同。

(2)制备针体

取处方量的狂犬病疫苗(质量占比为5％)、透明质酸(质量占比为15％)、海藻糖(质量占比为5％)，用去离子水(质量占比为75％)溶解、混合成均匀的针体液，装入离心管，放入离心沉淀器，离心除去针体液中的气泡；

再取适量的针体液注入步骤(1)所得的PDMS横模的开槽中，去除PDMS横模表面多余的针体液，放入37℃烘箱干燥5h，得到固化的针体，针体呈排状分布。

(3)制备背衬

将背衬材料用去离子水溶解成均匀的背衬液，装入离心管，放入离心沉淀器，离心除去背衬液中的气泡；

放置于方形容器，放入37℃烘箱干燥5h，得到固化的背衬层；再在背衬层上开有与步骤 (2)所得的排状微针尺寸相匹配的凹槽；

如图3所示，序号3表示背衬层上设有的凹槽，序号4表示固化的背衬层。

本发明中，背衬层可以加油一层如图4中序号5所示的粘性材料，来增强针体与背衬之间的粘合力。

(4)针体与背衬拼接制得成品

将步骤(2)所得的针体拼接至步骤(3)所得的背衬的凹槽中，组装，即得成品狂犬病疫苗可溶性微针贴，拼接效果如图5所示。

实施例2不同制备方法制得的微针的针型比较

按本发明实施例1方法、传统倒模法分别制备可溶性微针，将制得的可溶性微针均放置在扫描电子显微镜下测量、计算脱模后微针的平均高度，并求得高度均一性前提下(不具有显著性差异，P大于0.05)的微针百分比，两者模具的高度均为500μm，针数均为50根，平行20片。计算结果如表1所示。

表1不同制备方法微针的高度均一性考察

制备方法	传统倒模法	本发明方法
			微针的平均高度(μm)	446.5*	486.7*
高度均一获得率(％)	65	100

*是指，微针干燥后的高度

从表1中可知，本发明方法相比传统倒模法，干燥、脱模后微针的针型更好，微针高度与原模具的差异更小，并且制得的每片微针都满足高度均一性。

实施例3不同制备方法制得的微针在皮肤刺入与剥离实验中的比较

按倒模法、3D打印法、本发明实施例1方法分别制备针体数量相同、背衬面积相同的狂犬病疫苗可溶性微针贴，采用给药器将三种方法制得的可溶性微针贴刺入离体猪皮肤，确保三种微针均已刺入皮肤。给药1min后，将微针的背衬层剥离，观察剥离后的微针及背衬层情况。

观察结果如表2所示。从表2中可知，仅采用本发明的方法针体全部都留在皮内，表明可以完全接种狂犬病疫苗。

表2三种方法制备的可溶性微针贴剥离背衬层后情况汇总表

实施例4不同制备方法制得的微针的机械性能比较

按本发明实施例1方法、传统倒模法分别制备高度、密度一致的可溶性微针，利用质构仪对制得的可溶性微针进行机械性能的比较。

测试时选择P6探头，采用压缩模式，设置测前速率为10mm/s，测时速率为0.5mm/s，测后速率为15mm/s，目标模式选择位移，位移距离为针的高度，触发力为0.06N，最后设置数据获取率为25，测量随着探头位移过程中微针针尖所受到的应力，平行6组，测试结果如表3所示。

表3不同形状微针的机械性能比较

制备方法	本发明方法	传统倒模法
			平均断裂力(N)	10.2	7.8
断裂力标准差(N)	0.4	0.5

从表3中可知，采用本发明的方法制得的可溶性微针，机械性能要优于传统倒模法制得的可溶性微针。

Claims (6)

1.一种狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，微针贴的结构由针体和背衬组成，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)采用UV-LIGA法制备PDMS横模

将PDMS与固化剂按比例混合，抽真空除去混合液中的气泡；在硅基底上溅射一层镍，预处理后在硅基底甩上一层SU-8胶，用掩模板进行光刻显影；光刻显影后再浇注已抽真空的PDMS溶液，干燥后取出，脱模，得到PDMS横模；

所述的掩模板形状与微针的针体形状相同；所述的PDMS横模上设有与针体形状相同的开槽；

(2)制备针体

取处方量的狂犬病疫苗、透明质酸、海藻糖，用去离子水溶解、混合成均匀的针体液，离心除去针体液中的气泡；再取适量的针体液注入步骤(1)所得的PDMS横模的开槽中，去除PDMS横模表面多余的针体液，干燥，得到固化的针体，针体呈排状分布；

(3)制备背衬

将背衬材料用去离子水溶解成均匀的背衬液，离心除去背衬液中的气泡，放置于方形容器，干燥，得到固化的背衬层；再在背衬层上开有与步骤(2)所得的排状微针尺寸相匹配的凹槽；

(4)针体与背衬拼接制得成品

将步骤(2)所得的针体拼接至步骤(3)所得的背衬的凹槽中，组装，即得。

2.根据权利要求1所述的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中PDMS与固化剂的质量比为10：1。

3.根据权利要求1所述的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中SU-8胶的厚度为100μm。

4.根据权利要求1所述的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中抽真空的条件为：于真空度为0.08Mpa下抽真空5min；干燥的条件为：于60℃烘箱中干燥5h。

5.根据权利要求1所述的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，狂犬病疫苗的质量占比为5％，透明质酸的质量占比为15％，海藻糖的质量占比为5％，去离子水的质量占比为75％。

6.根据权利要求1所述的狂犬病疫苗可溶性微针贴的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)和步骤(3)中，干燥的条件均为：于37℃烘箱中干燥5h。