CN113797156B - 一种水凝胶微针及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水凝胶微针的制备方法,属于水凝胶微针技术领域。该水凝胶微针的制备方法,包括以下步骤:S1、将羧甲基壳聚糖、MTGase酶和丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;S2、将步骤S1的三种溶液混合在40‑45℃下进行搅拌反应,之后在90‑100℃下继续搅拌得到羧甲基壳聚糖‑丝素肽复合材料;S3、将所述羧甲基壳聚糖‑丝素肽复合材料和氧化普鲁兰多糖混合得到水凝胶;S4、将所述水凝胶倒入模具中,之后脱模制得水凝胶微针。本发明还包括上述制备方法制得的水凝胶微针。该水凝胶微针的载药能力强,载药效率高。
Description
技术领域
本发明涉及水凝胶微针技术领域,具体涉及一种水凝胶微针及其制备方法。
背景技术
微针给药是一种新的通过皮肤给药的方式,可以很大程度上提高药物经皮传递的效率。微针与我们生活中使用的针和传统使用的注射器不同,它有独特的大小形状。它是一种长度一般在几百微米,形状一般是圆锥形或金字塔形的,尖部可以刺穿人体皮肤的给药装置。它作为一种药物载体,可以有效的将药物送到人体需要的部位。
微针的优点有很多,比如可以经皮无痛给药,缓释给药和定点给药等。首先,微针可以做到刺入皮肤时几乎无痛感。这是因为皮肤主要由真皮层和表皮层组成,在皮肤的表皮层没有神经的分布,在真皮层才有一些神经分布。而微针的高度使得针尖会少量或者不触及人体皮肤的真皮层,只停留与皮肤的表皮层,这样会极少触及神经不会带来疼痛感。这极大的降低了病人的抵抗心理,使得病人的配合度更髙。其次,特殊制备的微针可以达到刺入皮肤后逐渐溶解,这样可以逐渐溶解释放药物,达到缓释给药的效果。微针可以贴在需要给药的部位,从而可以达到精准给药的目的。另外,微针给药不需要注射给药那样需要专业的训练,病人可以自己给药,这样也节省了很大的医护负担。最后,将药物封存在微针中能够更好地延长药物的药效,使得药物的存储要求得以降低,能够更简单、低成本的运输药物。
但现有的微针存在载药能力差,载药效率不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足,提供一种水凝胶微针及其制备方法,解决现有技术中微针存在载药能力差,载药效率不高的技术问题。
为达到上述技术目的,本发明的技术方案提供一种水凝胶微针的制备方法,包括以下步骤:
S1、将羧甲基壳聚糖、MTGase酶和丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;
S2、将步骤S1的三种溶液混合在40-45℃下进行搅拌反应,之后在90-100℃下继续搅拌得到羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料;
S3、将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和氧化普鲁兰多糖混合得到水凝胶;
S4、将所述水凝胶倒入模具中,之后脱模制得水凝胶微针。
进一步地,在步骤S1中,所述羧甲基壳聚糖由以下步骤制得:将壳聚糖与NaOH溶液混合得到碱化壳聚糖,将所述碱化壳聚糖冷冻并破碎,之后加入分散介质,之后加入氯乙酸得到羧甲基壳聚糖。
进一步地,在步骤S2中,在40-45℃下进行所述搅拌反应的时间为3-5h。
进一步地,在步骤S2中,在90-100℃下继续搅拌10-15mim。
进一步地,在步骤S1中,所述羧甲基壳聚糖、所述MTGase酶和所述丝素肽粉末的质量比为1:(1-1.2):(1-1.2)。
进一步地,在步骤S2中,所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和所述氧化普鲁兰多糖的质量比为(2-3):1。
进一步地,在步骤S2中,还包括将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料冷却至室温后,进行减压抽滤,之后透析,之后冷冻。
进一步地,在步骤S4之前还包括:将所述水凝胶进行离心处理。
进一步地,所述离心处理的速度为4000-4500rpm/min,时间为3-5min。
此外,本发明还提出一种水凝胶微针,由上述制备方法制备得到。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:本发明设计的水凝胶微针主要由壳聚糖和多糖普鲁兰多糖材料组成,其中壳聚糖通过氯乙酸改性得到羧甲基壳聚糖,然后再与MTGase酶的作用下与丝素肽反应得到羧甲基壳聚糖-丝素肽材料,随后与氧化普鲁兰多糖反应制得水凝胶,将所述水凝胶倒入模具中,之后脱模制得水凝胶微针,本发明制得的水凝胶微针的载药能力高达37.26%,载药效率高达74.46%,载药能力强,载药效率高。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的水凝胶微针的扫描电镜图。
图2是本发明实施例1制得的水凝胶微针的扫描电镜图。
图3是本发明实施例1、对比例1和对比例2制得的水凝胶微针的断裂力测试结果。
图4是本发明实施例1、对比例1和对比例2制得的水凝胶微针的体外释药测试结果。
具体实施方式
本具体实施方式提供了一种水凝胶微针的制备方法,包括以下步骤:
S1、将羧甲基壳聚糖、MTGase酶和丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;所述羧甲基壳聚糖由以下步骤制得:将壳聚糖与NaOH溶液混合得到碱化壳聚糖,将所述碱化壳聚糖冷冻并破碎,之后加入分散介质异丙醇并搅拌均匀,之后升温至50-60℃并加入氯乙酸得到羧甲基壳聚糖;所述羧甲基壳聚糖、所述MTGase酶和所述丝素肽粉末的质量比为1:(1-1.2):(1-1.2);
S2、将步骤S1的三种溶液混合在40-45℃下进行搅拌反应3-5h,之后在90-100℃下继续搅拌10-15mim使MTGase酶失活得到羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料,之后将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料冷却至室温后,进行减压抽滤,之后透析定期换水,持续3-4天,之后冷冻;
S3、将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和氧化普鲁兰多糖混合得到水凝胶,将所述水凝胶进行离心处理,所述离心处理的速度为4000-4500rpm/min,时间为3-5min;所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和所述氧化普鲁兰多糖的质量比为(2-3):1;
S4、将所述水凝胶倒入硅氧烷模具中,将模具放入到真空干燥器中,抽真空30-40min,以除去模具中混合液里残留的气泡并使溶液可以到达模具针尖最底部,后将模具置于恒温干燥箱中,干燥,之后脱模,具体地,使用手术刀片从模具中小心剥离出,之后置于干燥器中保存制得水凝胶微针。
本具体实施方式还包括一种水凝胶微针,由上述制备方法制备得到。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提出一种水凝胶微针,由以下步骤制得:
S1、将10g羧甲基壳聚糖、10gMTGase酶和10g丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;所述羧甲基壳聚糖由以下步骤制得:将20g壳聚糖与质量浓度为50%的NaOH溶液混合得到碱化壳聚糖,将所述碱化壳聚糖放入-5℃的冰箱中冷冻保存24h之后取出升温至室温并搅碎均匀,之后加入5mL分散介质异丙醇搅拌1h至分散均匀,之后升温至55℃并加入15g氯乙酸得到羧甲基壳聚糖;
S2、将步骤S1的三种溶液在三口瓶中混合并在40℃下进行搅拌反应3h,之后升温至100℃继续搅拌10mim使MTGase酶失活得到羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料,之后将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料冷却至室温后,进行减压抽滤3次,之后透析定期换水,持续3天,之后冷冻并用干燥机冻干;
S3、将15g所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料、7.5g氧化普鲁兰多糖和蒸馏水混合得到水凝胶,将所述水凝胶进行离心处理,所述离心处理的速度为4000rpm/min,时间为4min;所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和所述氧化普鲁兰多糖的质量比为2:1;
S4、将所述水凝胶倒入硅氧烷模具中,将模具放入到真空干燥器中,抽真空30min,以除去模具中混合液里残留的气泡并使溶液可以到达模具针尖最底部,后将模具置于恒温干燥箱中,干燥,之后脱模,具体地,使用手术刀片从模具中小心剥离出,之后置于干燥器中保存制得水凝胶微针。
结合图1-2,本实施例制得的水凝胶微针具有良好的结构,各针分布均匀,针尖基本无弯曲破裂现象,且尖而锐。
实施例2
本实施例提出一种水凝胶微针,由以下步骤制得:
S1、将10g羧甲基壳聚糖、12gMTGase酶和12g丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;所述羧甲基壳聚糖由以下步骤制得:将20g壳聚糖与质量浓度为50%的NaOH溶液混合得到碱化壳聚糖,将所述碱化壳聚糖放入-5℃的冰箱中冷冻保存24h之后取出升温至室温并搅碎均匀,之后加入5mL分散介质异丙醇搅拌1h至分散均匀,之后升温至50℃并加入15g氯乙酸得到羧甲基壳聚糖;
S2、将步骤S1的三种溶液混合并在45℃下进行搅拌反应5h,之后在90℃下继续搅拌15mim得到羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料,之后将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料冷却至室温后,进行减压抽滤,之后透析定期换水,持续4天,之后冷冻;
S3、将15g所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料、5g氧化普鲁兰多糖和蒸馏水混合得到水凝胶,将所述水凝胶进行离心处理,所述离心处理的速度为4500rpm/min,时间为3min;所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和所述氧化普鲁兰多糖的质量比为3:1;
S4、将所述水凝胶倒入硅氧烷模具中,将模具放入到真空干燥器中,抽真空40min,以除去模具中混合液里残留的气泡并使溶液可以到达模具针尖最底部,后将模具置于恒温干燥箱中,干燥,之后脱模,具体地,使用手术刀片从模具中小心剥离出,之后置于干燥器中保存制得水凝胶微针。
实施例3
本实施例提出一种水凝胶微针,由以下步骤制得:
S1、将10g羧甲基壳聚糖、11gMTGase酶和11g丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;所述羧甲基壳聚糖由以下步骤制得:将20g壳聚糖与质量浓度为50%的NaOH溶液混合得到碱化壳聚糖,将所述碱化壳聚糖放入-5℃的冰箱中冷冻保存24h之后取出升温至室温并搅碎均匀,之后加入5mL分散介质异丙醇搅拌1h至分散均匀,之后升温至60℃并加入15g氯乙酸得到羧甲基壳聚糖;
S2、将步骤S1的三种溶液在三口瓶中混合并在40℃下进行搅拌反应4h,之后升温至95℃继续搅拌12mim使MTGase酶失活得到羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料,之后将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料冷却至室温后,进行减压抽滤3次,之后透析定期换水,持续3天,之后冷冻并用干燥机冻干;
S3、将15g所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料、7.5g氧化普鲁兰多糖和蒸馏水混合得到水凝胶,将所述水凝胶进行离心处理,所述离心处理的速度为4200rpm/min,时间为5min;所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和所述氧化普鲁兰多糖的质量比为2:1;
S4、将所述水凝胶倒入硅氧烷模具中,将模具放入到真空干燥器中,抽真空40min,以除去模具中混合液里残留的气泡并使溶液可以到达模具针尖最底部,后将模具置于恒温干燥箱中,干燥,之后脱模,具体地,使用手术刀片从模具中小心剥离出,之后置于干燥器中保存制得水凝胶微针。
对比例1
本对比例采用实施例1制得的羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料加适量的水制成水凝胶然后将所述水凝胶倒入硅氧烷模具中,将模具放入到真空干燥器中,抽真空30min,以除去模具中混合液里残留的气泡并使溶液可以到达模具针尖最底部,后将模具置于恒温干燥箱中,干燥,之后脱模,具体地,使用手术刀片从模具中小心剥离出,之后置于干燥器中保存制得羧甲基壳聚糖丝素肽微针。
对比例2
本对比例采用实施例1制得的羧甲基壳聚糖加入适量水制成水凝胶然后将所述水凝胶倒入硅氧烷模具中,将模具放入到真空干燥器中,抽真空30min,以除去模具中混合液里残留的气泡并使溶液可以到达模具针尖最底部,后将模具置于恒温干燥箱中,干燥,之后脱模,具体地,使用手术刀片从模具中小心剥离出,之后置于干燥器中保存制得羧甲基壳聚糖微针。
结合图3的机械强度测定结果显示,实施例1制得的水凝胶微针的断裂力为0.088N,满足穿刺皮肤的要求,其力学强度明显强于对比例2制得的羧甲基壳聚糖微针和对比例1制得的羧甲基壳聚糖丝素肽微针,且具有更好的韧性。
以丹参提取物进行体外释药测试,结合图4,体外释药结果表明,实施例1制得的水凝胶微针在12h的累计释药量可达到833μg,约占每片微针总载药量21.27%,水凝胶微针的载药能力为37.26%,载药效率为74.46%,载药能力优秀,载药能力,药物释放能力高于对比例1和对比例2制得的微针,本发明提出的水凝胶微针大大提高丹参提取物的皮肤渗透率,且可以在4h内释放出大部分所负载的丹参,本发明提出的水凝胶微针是优异的药物载体。
需要说明的是,载药能力和载药效率由以下公式计算得到:
其中,MN贴片重量表示使用的微针的重量。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种水凝胶微针的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将羧甲基壳聚糖、MTGase酶和丝素肽粉末分别溶解于PBS缓冲液中得到三种溶液;
S2、将步骤S1的三种溶液混合在40-45℃下进行搅拌反应,之后在90-100℃下继续搅拌得到羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料;
S3、将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和氧化普鲁兰多糖混合得到水凝胶;
S4、将所述水凝胶倒入模具中,之后脱模制得水凝胶微针;
在步骤S1中,所述羧甲基壳聚糖由以下步骤制得:将壳聚糖与NaOH溶液混合得到碱化壳聚糖,将所述碱化壳聚糖冷冻并破碎,之后加入分散介质,之后加入氯乙酸得到羧甲基壳聚糖;
在步骤S1中,所述羧甲基壳聚糖、所述MTGase酶和所述丝素肽粉末的质量比为1:(1-1.2):(1-1.2);
在步骤S3中,所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料和所述氧化普鲁兰多糖的质量比为(2-3):1。
2.根据权利要求1所述的水凝胶微针的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,在40-45℃下进行所述搅拌反应的时间为3-5h。
3.根据权利要求1所述的水凝胶微针的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,在90-100℃下继续搅拌10-15 min。
4.根据权利要求1所述的水凝胶微针的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,还包括将所述羧甲基壳聚糖-丝素肽复合材料冷却至室温后,进行减压抽滤,之后透析,之后冷冻。
5.根据权利要求1所述的水凝胶微针的制备方法,其特征在于,在步骤S4之前还包括:将所述水凝胶进行离心处理。
6.根据权利要求5所述的水凝胶微针的制备方法,所述离心处理的速度为4000-4500rpm/min,时间为3-5 min。
7.一种水凝胶微针,其特征在于,由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。
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GR01 | Patent grant | ||
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