CN113995444B - 一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用 - Google Patents
一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113995444B CN113995444B CN202111293269.XA CN202111293269A CN113995444B CN 113995444 B CN113995444 B CN 113995444B CN 202111293269 A CN202111293269 A CN 202111293269A CN 113995444 B CN113995444 B CN 113995444B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microneedle
- solution
- hydrogel
- microneedle patch
- gelatin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- -1 methacryloyl Chemical group 0.000 claims abstract description 65
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 59
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims abstract description 48
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- 108091070501 miRNA Proteins 0.000 claims abstract description 22
- 239000002679 microRNA Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 4
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 210000003722 extracellular fluid Anatomy 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 12
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 10
- 210000000434 stratum corneum Anatomy 0.000 abstract description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 78
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 32
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 27
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=C(OCCO)C=C1 GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 9
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 9
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 6
- 201000004681 Psoriasis Diseases 0.000 description 5
- 108700011259 MicroRNAs Proteins 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000001185 psoriatic effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 2
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 201000004624 Dermatitis Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 1
- 208000022873 Ocular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001218 confocal laser scanning microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003433 contraceptive agent Substances 0.000 description 1
- 230000002254 contraceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003660 hair regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 210000002510 keratinocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000001640 nerve ending Anatomy 0.000 description 1
- 208000004296 neuralgia Diseases 0.000 description 1
- 208000021722 neuropathic pain Diseases 0.000 description 1
- 210000000929 nociceptor Anatomy 0.000 description 1
- 108091008700 nociceptors Proteins 0.000 description 1
- 108091027963 non-coding RNA Proteins 0.000 description 1
- 102000042567 non-coding RNA Human genes 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 description 1
- 230000037368 penetrate the skin Effects 0.000 description 1
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 238000013271 transdermal drug delivery Methods 0.000 description 1
- 238000002255 vaccination Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
- C12N15/1003—Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
- A61B10/0045—Devices for taking samples of body liquids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
- A61B10/0045—Devices for taking samples of body liquids
- A61B2010/008—Interstitial fluid
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Hematology (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用，其中，方法包括步骤：制备甲基丙烯酰明胶；将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理，剥离后得到聚二甲基硅氧烷模具；将甲基丙烯酰明胶和光引发剂分散在氧化石墨烯溶液中，得到预聚物溶液；将预聚物溶液加入到聚二甲基硅氧烷模具中，通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶交联，得到水凝胶微针贴片。本发明制备的水凝胶微针贴片不仅表现出良好的机械强度使其以微创性穿透角质层，而且还表现出快速的取样和优异的溶胀率的优点；通过结合等温催化发夹组装信号放大技术，还可实现对miRNA的同时荧光检测。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用。
背景技术
大量研究表明，皮肤间质液(ISF)与血液一样，含有多种源自细胞和皮下毛细血管的生物分子标志物。此外，ISF为疾病诊断提供了潜力，有望彻底改变精准医学的方式。银屑病是一种常见的慢性复发性免疫炎症性皮肤病，由免疫系统、角质形成细胞、基因和环境因素相互作用引起。microRNA(miRNAs)是一类含有19-25个核苷酸的非编码RNA，可以调节蛋白质编码基因的表达，已成为疾病诊断和预后的生物标志物。
科学家们已经揭示了miRNA与银屑病之间的联系，并报告了250多种不同于正常组织的miRNA。大多数银屑病组织中异常表达的miRNA存在于银屑病皮肤的外周血和ISF中。因此，开发ISF中miRNA检测方法对及时、快速监测银屑病的发生发展具有重要的临床意义。
人体皮肤的最外层是角质层(10-200μm)，角质层(SC)下方的组织含有大量的ISF。ISF存在于皮肤表面数百微米的深度处，仅与一些毛细血管床和伤害感受器共存。微针(MNs)由数十根针阵列组成，高度为50-1500μm，针尖直径为1-100μm，底部宽度为25-500μm，可有效避免刺激真皮神经末梢引起疼痛。最近，基于MNs的透皮给药已被设计用于各种生物医学应用，例如治疗神经性疼痛、眼部疾病、头发再生、肥胖、糖尿病、癌症，流感疫苗接种和避孕研究。然而，对微针相关的ISF诊断的报道很少，这主要受到不理想的采样能力、采样动力学以及ISF中生物标志物的低丰度的限制。因此，开发集成具有良好采样能力和信号放大能力的微针是非常有必要的。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用，旨在解决现有微针的皮肤间质液提取速度慢、提取量少的问题。
本发明的技术方案如下：
一种水凝胶微针贴片的制备方法，其中，包括步骤：
在预定温度条件下将丙烯酸甲酯加入到明胶溶液中进行反应，对反应产物进行透析、冻干处理，得到甲基丙烯酰明胶；
将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理，剥离后得到聚二甲基硅氧烷模具；
将所述甲基丙烯酰明胶和光引发剂分散在氧化石墨烯溶液中，得到预聚物溶液；
将所述预聚物溶液加入到所述聚二甲基硅氧烷模具中，通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶发生交联，脱模后制得所述水凝胶微针贴片。
所述水凝胶微针贴片的制备方法，其中，所述预定温度条件为40-80℃。
所述水凝胶微针贴片的制备方法，其中，所述微针阵列模型为n*m的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为700-800μm，每个微针的高度为200-1000μm，m和n均为大于等于2的整数。
所述水凝胶微针贴片的制备方法，其中，所述明胶溶液中的溶剂为PBS。
所述水凝胶微针贴片的制备方法，其中，所述将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理的步骤中，固化处理的时间为40-80min。
所述水凝胶微针贴片的制备方法，其中，通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶发生交联的步骤中，紫外照射的时间为2-5min。
一种水凝胶微针贴片，其中，采用本发明所述水凝胶微针贴片的制备方法制得。
一种水凝胶微针贴片的应用，其中，将本发明所述的水凝胶微针贴片用于提取皮肤间质液中的miRNA。
有益效果：本发明提供了一种集成了氧化石墨烯和明胶甲基丙烯酰的水凝胶微针贴片，所述水凝胶微针贴片不仅表现出良好的机械强度使其以微创性穿透皮肤角质层，而且还表现出快速的取样和优异的溶胀率的优点，能够在30分钟内收集高达21.34μL的皮肤间质液，因此可将本发明所述水凝胶微针贴片用于富集提取和灵敏检测皮肤间质液中的miRNA多种生物标志物。进一步地，由于所述水凝胶微针贴片加入了氧化石墨烯，其与催化发夹组装信号放大反应技术的结合，还可增加了水凝胶微针贴片对miRNA的富集检测的精确性。
附图说明
图1为本发明一种水凝胶微针贴片的制备方法的流程图。
图2制备的GO-GelMA MNs的SEM表征。
图3不同固化时间制备的GO-GelMA MNs的溶胀率。
图4制备的GO-GelMA MNs的机械强度表征。
图5制备的GO-GelMA MNs用于小鼠皮肤插入性测试。
图6制备的GO-GelMA MNs对小鼠皮肤的损伤修复实验。
图7制备的MNs与GO-GelMA MNs用于含有不同浓度三种microRNA的原位成像检测。
图8制备的MNs与GO-GelMA MNs用于正常小鼠和银屑病小鼠皮肤ISF中三种microRNA的检测分析。
具体实施方式
本发明提供一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种水凝胶微针贴片的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S10、在预定温度条件下将丙烯酸甲酯加入到明胶溶液中进行反应，对反应产物进行透析、冻干处理，得到甲基丙烯酰明胶；
S20、将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理，剥离后得到聚二甲基硅氧烷模具；
S30、将所述甲基丙烯酰明胶和光引发剂分散在氧化石墨烯溶液中，得到预聚物溶液；
S40、将所述预聚物溶液加入到所述聚二甲基硅氧烷模具中，通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶发生交联，脱模后制得所述水凝胶微针贴片。
本实施例制备的水凝胶微针贴片集成了氧化石墨烯和甲基丙烯酰明胶，所述水凝胶微针贴片经过最佳时间的紫外线照射进行微针贴片内的甲基丙烯酰明胶的光交联，这使得到的微针贴片表现出良好的机械强度，从而能够以微创性穿透皮肤角质层；而且最佳时间的紫外线照射使微针保留一定量未交联的甲基丙烯酰明胶，这使微针贴片还表现出快速的取样和优异的溶胀率的优点，能够在30分钟内收集高达21.34μL的皮肤间质液，因此可将本实施例所述水凝胶微针贴片用于富集提取和灵敏检测皮肤间质液中的miRNA多种生物标志物。进一步地，由于所述水凝胶微针贴片加入了可吸附单链DNA/RNA的氧化石墨烯，其与催化发夹组装信号放大反应技术的结合，进一步增加了水凝胶微针贴片对miRNA的富集检测的精确性。
在一些实施方式中，所述预定温度条件为40-80℃，但不限于此。
在一些实施方式中，所述微针阵列模型为n*m的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为700-800μm，每个微针的高度为200-1000μm，m和n均为大于等于2的整数。作为举例，所述m和n均为10，则所述微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列。在本实施例中，每个微针的针头直径为4-6μm，每个微针的底宽为350-400μm，但不限于此。
在一些具体的实施方式中，所述微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm。
在一些实施方式中，所述明胶溶液中的溶剂为PBS，但不限于此。
在一些实施方式中，所述将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理的步骤中，固化处理的时间为40-80min，但不限于此。
在一些实施方式中，通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶发生交联的步骤中，紫外照射的时间为2-5min，但不限于此。在本实施例中，若紫外照射时间小于2min，则甲基丙烯酰明胶交联度不够，制得的水凝胶微针贴片机械强度较低，不易穿透皮肤角质层；若紫外照射时间大于5min，则甲基丙烯酰明胶交联多度，使得制得的水凝胶微针贴片的溶胀率较低，不利于快速高效取样。因此，考虑到机械强度和采样容量，实验优选2-5min作为紫外固化时间，可保证制得的微针贴片既有较佳的机械性能，同时还具有较佳的溶胀率.
在一些实施方式中，还提供一种水凝胶微针贴片，其采用本发明所述水凝胶微针贴片的制备方法制得。
在一些实施方式中，还提供一种水凝胶微针贴片的应用，将本发明所述的水凝胶微针贴片用于提取皮肤间质液中的miRNA。作为举例，将所述水凝胶微针贴片用于提取银屑病皮肤间质液中的miRNA。
下面通过具体实施例对本发明一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用做进一步的解释说明：
实施例1
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射30s获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
实施例2
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射1min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
实施例3
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射2min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
实施例4
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射3min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。通过SEM拍摄本实施例中GO-GelMA MNs的微观样貌，结果如图2所示。
实施例5
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射4min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
实施例6
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射5min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
实施例7
一种水凝胶微针贴片的制备方法，包括以下步骤：
1、在40℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化80min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为5*5的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为700μm，每个微针的高度为200μm，每个微针的针头直径为4μm，每个微针的底宽为350μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射3min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
实施例8
1、在80℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化40min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为5*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为800μm，每个微针的高度为1000μm，每个微针的针头直径为6μm，每个微针的底宽为400μm；
3、将GelMA(0.3g)和Irgacure 2959光引发剂(15mg)分散在2mL的GO溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS微针阵列模具中并抽真空除去气泡，然后将PDMS微针阵列模具置于室温干燥，通过紫外线照射3min获得交联的水凝胶微针贴片(GO-GelMA MN)，用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心存放以备后续实验使用。
对比例1
1、在60℃下将丙烯酸甲酯(MA)加入明胶溶液中进行反应，随后对反应产物进行透析、冻干得到甲基丙烯酰明胶(GelMA)；
2、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液抽真空去除气泡后，倒入不锈钢微针阵列母模固化60min，然后将其从不锈钢微针阵列母模中剥离获得聚二甲基硅氧烷模具，所述不锈钢微针阵列模型为10*10的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为750μm，每个微针的高度为600μm，每个微针的针头直径为5μm，每个微针的底宽为370μm；
3、将GelMA(0.2g)和Irgacure 2959光引发剂(10mg)分散在2mL的水溶液中以获得预聚物溶液。将预聚物溶液加入PDMS模具中并抽真空除去气泡，然后将模具置于室温干燥。通过紫外线照射获得交联的GelMA MN。用镊子轻轻取出干燥的贴片并小心保存以备后续实验使用。
实施例9
为了测试制备的GO-GelMA MNs用于microRNA的提取和检测的实用性，本实施例对实施例1-实施例6中不同紫外固化时间的GO-GelMA MNs的溶胀率进行测试，结果如图3所示，从图3可以看出当交联时间为30s或1min时，由于甲基丙烯酰明胶的低交联率导致微针贴片极易溶于水而无法用镊子夹住以进行溶胀率测量。当交联时间高于2min时，随着交联时间的增加溶胀率下降(2min：410.93％，3min：383.58％，4min：378.35％，5min：305.00％)。因此，考虑到机械强度和采样容量，实验优选2-3min作为紫外固化时间，可保证制得的微针贴片既有较佳的机械性能，同时还具有较佳的溶胀率。
为了确保制备的GO-GelMA MNs在皮肤中成功取样，本实施例进一步评估了实施例4制得的GO-GelMA MNs的力学性能，并使用力学分析仪获得轴向力与位移的关系，结果如图4所示，从图4可以看出在0.1mm位移下，GO-GelMA MNs承受0.22N/针，超过了报告的0.15N/针的皮肤插入阈值。结果证实GO-GelMA MNs具有足够的皮肤插入的机械强度。
本实施例通过H&E染色进一步证实了GO-GelMA MNs在小鼠皮肤层的成功插入，如图5所示。将GO-GelMA MNs插入小鼠背部皮肤5分钟后取下GO-GelMA MNs，观察小鼠皮肤随时间的恢复状态，如图6所示。
实施例10
用GO-GelMA MNs于原位采样和检测实验中，使用1％琼脂糖水凝胶模拟人类皮肤，并将不同浓度的miRNA掺入皮肤模型中，用于原位miRNA检测：
1、将对比例1中GelMA MNs和实施例4中GO-GelMA MNs分别轻轻按压在每个皮肤模型上30分钟；
2、接下来，将MNs从皮肤模型(1％琼脂糖水凝胶)中轻轻取出，用ddH2O彻底冲洗，并将100μL的PBS溶液(包含：100nM H1、100nM H2)在37℃下滴铸到MNs的针区域上30分钟，MNs由共聚焦激光扫描荧光显微镜成像。结果如图7所示，从图7可以看出，在相同浓度下，GO-GelMA MNs获得的绿色、白色和红色荧光信号比GelMA MNs强得多，这些结果表明，GO-GelMA MNs具有采样和监测银屑病皮肤中miRNA的巨大潜力。
实施例11
GO-GelMA MNs用于小鼠皮肤ISF采样和miRNA检测实验，将空白GelMA MNs和GO-GelMA MNs分别压在小鼠皮肤上30分钟；将GelMA MNs和GO-GelMA MNs从皮肤取下后浸入含有H1(100nM)和H2(100nM)的混合物中2小时，并进行荧光信号测量。结果如图8所示，从图8可以看出在对照组(健康小鼠)中，GelMA MNs和GO-GelMA MNs的荧光强度都较弱，表明对照组中三种miRNA生物标志物的表达较低。相反，GelMA MNs和GO-GelMA MNs组对银屑病小鼠显示出一定的荧光强度，并且GO-GelMA MNs组较GelMA MNs的荧光强度更强。这些结果证明，开发的GO-GelMA MNs可以有效地富集皮肤ISF中的miRNA，用于灵敏地监测miRNA生物标志物。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，包括步骤：
在预定温度条件下将丙烯酸甲酯加入到明胶溶液中进行反应，对反应产物进行透析、冻干处理，得到甲基丙烯酰明胶；
将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理，剥离后得到聚二甲基硅氧烷模具；
将所述甲基丙烯酰明胶和光引发剂分散在氧化石墨烯溶液中，得到预聚物溶液；将所述预聚物溶液加入到所述聚二甲基硅氧烷模具中，通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶发生交联，脱模后制得所述水凝胶微针贴片；
通过紫外照射使甲基丙烯酰明胶发生交联的步骤中，紫外照射的时间为2-3min；所述甲基丙烯酰明胶分散在氧化石墨烯溶液中时，所述甲基丙烯酰明胶的浓度为0.15g/mL；
所述水凝胶微针贴片用于提取皮肤间质液中的miRNA，与催化发夹组装信号放大反应技术结合可应用于miRNA检测。
2.根据权利要求1所述水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述预定温度条件为40-80℃。
3.根据权利要求1所述水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述微针阵列的模型为n*m的微针矩形阵列，相邻微针的中心间距为700-800μm，每个微针的高度为200-1000μm，m和n均为大于等于2的整数。
4.根据权利要求1所述水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述明胶溶液中的溶剂为PBS。
5.根据权利要求1所述水凝胶微针贴片的制备方法，其特征在于，所述将聚二甲基硅氧烷溶液倒入微针阵列模具中进行固化处理的步骤中，固化处理的时间为40-80min。
6.一种水凝胶微针贴片，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述水凝胶微针贴片的制备方法制得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111293269.XA CN113995444B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111293269.XA CN113995444B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113995444A CN113995444A (zh) | 2022-02-01 |
| CN113995444B true CN113995444B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=79926763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111293269.XA Active CN113995444B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113995444B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD228370A1 (de) * | 1984-10-02 | 1985-10-09 | Wolfen Filmfab Veb | Verfahren zur steuerung der viskositaet waessriger gelatinehaltiger begiessloesungen |
| RU2039762C1 (ru) * | 1991-03-06 | 1995-07-20 | Арендная Организация Научно-Исследовательского И Проектного Института Химико-Фотографической Промышленности | Способ получения привитого сополимера желатины |
| CN105543924A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 广东工业大学 | 一种钛基导电水凝胶复合涂层材料的制备方法 |
| CN106995681A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-08-01 | 东莞市佳乾新材料科技有限公司 | 一种含松香高分子微球的改性明胶丙烯酸树脂粘合剂及其制备方法 |
| KR101800004B1 (ko) * | 2016-11-10 | 2017-11-21 | 건국대학교 산학협력단 | 산화그래핀으로 수식된 자성 비드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 핵산의 분리방법 |
| CN108079954A (zh) * | 2016-11-21 | 2018-05-29 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种功能化氧化石墨烯复合纳米材料及制备和应用 |
| CN108251027A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-07-06 | 浙江恒劲树脂有限公司 | 一种改性明胶-丙烯酸树脂胶水的制备方法 |
| CN108742718A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-11-06 | 苏州德锐特成像技术有限公司 | 一种可快速溶胀的自粘附微针贴片及其制备方法 |
| CN109054047A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-12-21 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种丝胶/氧化石墨烯复合水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN110790856A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-14 | 淄博宏达助剂有限公司 | 一种氧化石墨烯/聚丙烯酸复合水凝胶及其制备方法 |
| CN112321870A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-05 | 浙江工商大学 | 一种微针贴片及其制备方法和应用 |
| WO2021142160A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | The Regents Of The University Of California | Gelatin-based microneedle patch for minimally-invasive extraction of bodily fluids |
| CN113265448A (zh) * | 2020-02-14 | 2021-08-17 | 成都中医药大学 | 基于氧化石墨烯提高实时荧光pcr灵敏度和特异性的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103146572B (zh) * | 2011-12-07 | 2016-01-06 | 清华大学 | 一种实现细胞集落均质性生长的装置和方法 |
-
2021
- 2021-11-03 CN CN202111293269.XA patent/CN113995444B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD228370A1 (de) * | 1984-10-02 | 1985-10-09 | Wolfen Filmfab Veb | Verfahren zur steuerung der viskositaet waessriger gelatinehaltiger begiessloesungen |
| RU2039762C1 (ru) * | 1991-03-06 | 1995-07-20 | Арендная Организация Научно-Исследовательского И Проектного Института Химико-Фотографической Промышленности | Способ получения привитого сополимера желатины |
| CN105543924A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 广东工业大学 | 一种钛基导电水凝胶复合涂层材料的制备方法 |
| KR101800004B1 (ko) * | 2016-11-10 | 2017-11-21 | 건국대학교 산학협력단 | 산화그래핀으로 수식된 자성 비드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 핵산의 분리방법 |
| CN108079954A (zh) * | 2016-11-21 | 2018-05-29 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种功能化氧化石墨烯复合纳米材料及制备和应用 |
| CN106995681A (zh) * | 2017-04-05 | 2017-08-01 | 东莞市佳乾新材料科技有限公司 | 一种含松香高分子微球的改性明胶丙烯酸树脂粘合剂及其制备方法 |
| CN108251027A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-07-06 | 浙江恒劲树脂有限公司 | 一种改性明胶-丙烯酸树脂胶水的制备方法 |
| CN108742718A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-11-06 | 苏州德锐特成像技术有限公司 | 一种可快速溶胀的自粘附微针贴片及其制备方法 |
| WO2019178990A1 (zh) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 苏州德锐特成像技术有限公司 | 一种可快速溶胀的自粘附微针贴片及其制备方法 |
| CN109054047A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-12-21 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种丝胶/氧化石墨烯复合水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN110790856A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-14 | 淄博宏达助剂有限公司 | 一种氧化石墨烯/聚丙烯酸复合水凝胶及其制备方法 |
| WO2021142160A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | The Regents Of The University Of California | Gelatin-based microneedle patch for minimally-invasive extraction of bodily fluids |
| CN113265448A (zh) * | 2020-02-14 | 2021-08-17 | 成都中医药大学 | 基于氧化石墨烯提高实时荧光pcr灵敏度和特异性的方法 |
| CN112321870A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-05 | 浙江工商大学 | 一种微针贴片及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 《 丙烯酸酯－明胶共聚物在 感光过程中的作用》;徐绪国 等;《明胶科学与技术》;19891231;第9卷(第3期);第121-124页 * |
| 《明胶及其在科技领域中的利用》;缪进康;《明胶科学与技术》;20090331;第29卷(第1期);第28-48页 * |
| 明胶与丙烯酸甲酯在~(60)Co辐照下的接枝聚合反应;王俊,屈伟月,李明玉,汤心虎,曹刚;暨南大学学报(第05期) * |
| 王俊,屈伟月,李明玉,汤心虎,曹刚.明胶与丙烯酸甲酯在~(60)Co辐照下的接枝聚合反应.暨南大学学报.2004,(第05期), * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113995444A (zh) | 2022-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Microneedles for transdermal diagnostics: Recent advances and new horizons | |
| Babity et al. | Advances in the design of transdermal microneedles for diagnostic and monitoring applications | |
| JP5559054B2 (ja) | 送達装置および方法 | |
| US8043250B2 (en) | High-aspect-ratio microdevices and methods for transdermal delivery and sampling of active substances | |
| US20230321419A1 (en) | Gelatin-based microneedle patch for minimally-invasive extraction of bodily fluids | |
| US7591806B2 (en) | High-aspect-ratio microdevices and methods for transdermal delivery and sampling of active substances | |
| CN110090044B (zh) | 一种用于采集皮肤间质液的水凝胶微针贴片及其制备方法和使用方法 | |
| CN111467668B (zh) | 一种基底具有微吸盘结构的微针阵列及其制备方法和应用 | |
| Roh et al. | Fabrication of high-density out-of-plane microneedle arrays with various heights and diverse cross-sectional shapes | |
| CN113995444B (zh) | 一种水凝胶微针贴片及其制备方法与应用 | |
| Lu et al. | Microneedle-based device for biological analysis | |
| Yi et al. | Inverse opal microneedles arrays for fluorescence enhanced screening skin interstitial fluid biomarkers | |
| Li et al. | Swellable colorimetric microneedles for glucose detection based on glucose oxidase-like gold nanoparticles | |
| Zhan et al. | A 3D-printed microneedle extraction system integrated with patterned electrodes for minimally invasive transdermal detection | |
| KR102216923B1 (ko) | 마이크로니들 패치를 포함하는 최소 침습적 피부 색소침착 정도 평가 키트 및 피부 색소침착 정도 평가를 위한 바이오마커 | |
| Bisgaard et al. | Dermal tissue penetration of in-plane silicon microneedles evaluated in skin-simulating hydrogel, rat skin and porcine skin | |
| Zhang et al. | Recent advances in the preparation of microneedle patches for interstitial fluid extraction and analysis | |
| CN114113024B (zh) | 一种检测乳腺癌组织间隙液中标志物的微针及其制备方法 | |
| KR20220107986A (ko) | 진단 및 분석을 위한 마이크로니들 기반 통합 액체생검 마이크로 시스템 | |
| EP4170315A1 (en) | Methods of evaluating micro rna | |
| CN112237567A (zh) | 一种介孔海绵骨针及其制备方法和用途 | |
| Bao et al. | Wearable Microneedle Patch For Colorimetric Detection Of Multiple Signature Biomarkers In Vivo Towards Diabetic Diagnosis | |
| CN115697209A (zh) | 皮肤微生物采样器及相关方法 | |
| Paik et al. | A highly dense nanoneedle array for intracellular gene delivery | |
| CN114847938A (zh) | 一种无创血糖检测的水凝胶微针贴片及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |