CN114191700A

CN114191700A - 一种可溶性微针及进药装置

Info

Publication number: CN114191700A
Application number: CN202111551742.XA
Authority: CN
Inventors: 胡晓明; 王旭; 赵慧婷; 魏泽文
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: CN114191700B

Abstract

本发明设计一种光动力治疗用可溶性实心微针及进药治疗装置，通过将光动力治疗剂与人体固有的成分(葡聚糖醛酸、聚乳酸)按一定比例的混合形成具有刺穿皮肤的微针阵列，可将该微针注射到皮肤特定深度，可改变光动力治疗的光敏剂需要采用静脉注射达到选择性损伤的目的，并降低光动力治疗避光时间及患者肝肾毒性，实现光动力治疗的精准区域给药与治疗。

Description

一种可溶性微针及进药装置

技术领域

本发明设计一种可溶性微针及进药装置，通过将光敏剂与可溶性成份混合形成具有刺穿皮肤后可在皮肤内溶解的实心微针阵列，可将该微针注射到皮肤特定深度，可改变光动力治疗光敏剂需要采用静脉注射达到选择性损伤的目的。

背景技术

目前我国仍有大量的皮肤病患者亟需治疗，例如白癜风、黑色素瘤、皮肤癌和鲜红斑痣等，涂抹与静脉注射等给药方式是光动力治疗皮肤病最常见的方法。特别地，对于使用光敏剂的光动力皮肤病治疗方式均存在着肝脏的首过效应、血药浓度可控性差及残余光敏剂需要较长避光时间等副作用。同时，目前的微针治疗多实用药物涂抹在皮肤表面，采用不锈钢等材料制成微针刺穿皮肤达到给药的方式，由于金属微针尖端较细，多次使用容易造成尖端断裂，形成治疗隐患。

可溶性微针由可溶性药物与生物可吸收性材料经硬质化形成，微针在皮肤内逐渐溶解扩散释放药物，将药物经皮肤传递至真皮层或血液循环系统中，实现经皮给药途径，从而发挥皮肤局部或全身治疗的作用。与常规皮肤涂抹方式相比，由于人体的皮肤组织最外层的角质层厚度约为30-50微米，由致密的角质细胞组成，阻挡了皮肤对绝大部分药物的吸收，且这种给药方式局部治疗靶向性高。特别相对于静脉注射光敏剂类型的光动力治疗方式，可溶性微针给药方式可有效提高靶组织内的光敏剂浓度，大幅降低患者光敏剂总吸收剂量及肝肾脏器官的损伤，并将药物控制在靶向目标区域。但目前的非专用于光敏剂的可溶性微针设计多以增加缓释时间为主，希望微针所载药剂能够增加在皮肤内的缓释时间，不适用于光动力治疗希望的光照后尽快快速分解的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光动力治疗的可溶性实心微针，并提供可根据疾病程度提供微针注射深度可控的经皮给药进药装置。

根据本发明的用于光动力治疗的可溶性实心微针，由尖端部分，基底部分，以及基底部分至尖端部分的过度部分组成；

所述尖端部分呈锥形，该锥形的直径或边长R1不小于过度部分的直径或边长R2，从而使尖端部分刺穿皮肤后可借助皮肤表层的收缩而被妥善容纳进皮肤，减少尖端部分从皮肤脱离；

所述过度部分以相比较尖端部分易断裂而缓溶解的材料制成，从而确保微针尖端部分进入皮肤后快速从基底剥离且迅速溶解于皮肤。

具体的，形成尖端部分的材料包括可溶性生物组织材料透明质酸钠或聚乳酸，以及光动力治疗制剂，将光动力治疗制剂分散于可溶性生物组织材料，通过固化以达成需要的硬度。

进一步的，根据本发明的光动力治疗用可溶性实心微针可以形成微针片，该微针片通过多个实心微针的基底部分形成为一体而构成，该形成为一体的基底部分与尖端部分使用不同材料，其中基底部分的硬度低，可柔性贴附于皮肤表面；微针片以基底上的各微针以形成阵列，阵列中各微针的中心距R3大于过度部分的直径或边长R2；每个微针的过度部分以尖端部分与基底通过粘性材料的连接柱连接而构成。

对于微针片，基底部分对治疗光照波长的吸收率小于尖端部分；优选的，在基底的外边缘预定位置设置有定位柱。

本发明还提出了一种推动上述实心微针进行光动力治疗经皮给药的进药装置，包括：完全设置于壳体内的动力装置，部分置于壳体内并部分伸出壳体的拉杆，被置于壳体内拉杆末端的微针推动器，以及微针断裂装置。

本发明的有益效果如下：

本发明的可溶性实心微针和光动力治疗方式，通过设计可溶性微针及其释放结构与治疗系统，进药装置通过压簧积蓄弹性势能，使用者触发拉杆开关，使压簧释放势能，带动微针推动器推动微针片，微针断裂装置使得微针被激发后刺穿入皮肤，通过使用不同型号的微针推动器，控制微针进入皮肤的病灶所处的靶向深度，尤其对于光动力治疗使用的光敏剂微针，快速释放，且使微针妥善保留在皮肤中，不仅提高给药效率，也可显著降低光敏剂的总吸收剂量，降低光动力治疗避光时间及患者肝肾毒性，减轻患者肝脏器官损害和经济负担，缩短光动力治疗的避光周期，并降低金属微针断裂造成的医疗风险。所述装置也可同时减小皮肤表皮层对光照的吸收损失，减小高强度入射光照易引起疤痕的问题。

附图说明

图1为根据本发明的用于光动力治疗的可溶性实心微针横截面示意图；

图2为根据本发明的用于光动力治疗的可溶性实心微针进入皮肤的状态示意图；

图3为根据本发明的用于光动力治疗的可溶性实心微针构成的微针片示意图；

图4为根据本发明的用于光动力治疗的可溶性实心微针进药装置处于释放状态横截面示意图；

图5为进药装置处于压缩状态的横截面示意图；

图6为进药装置的局部及其细微部放大示意图；

图7示出了采用微针治疗光动力治疗时皮肤内部的光照分布图；

图8为未采用微针治疗光动力治疗时皮肤内部的光照分布图。

具体实施方式

下面结合附图与实例，对本发明做更进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。

本发明的一种用于光动力治疗的可溶性实心微针及进药装置，具体的：

实心微针由可溶性生物组织材料(如透明质酸钠、聚乳酸)构成，并按照治疗剂量添加一定浓度的光动力治疗药物制剂(如1％浓度的光敏剂海姆泊芬、ALA5)，经过模具、真空、干燥后形成具有硬度的可溶性固体。如图1和2所示的，该微针主要包括尖端部分102及基底部分101两段，尖端部分与基底部分中间可视为过度部分，其中尖端部分102的直径或边长R1不小于基底部分101与其连接部分的直径或边长R2，使其刺穿皮肤后可进入皮肤真皮层32及以下的皮下组织，微针可借助皮肤表皮层31的收缩，减少其尖端部分102从皮肤脱离概率。该尖端部分的结构形状包括圆锥、三棱锥、四棱锥、牙型等，刺穿皮肤后在预定深度溶解于患者皮肤真皮层及皮下组织内，并通过药物扩散至刺穿部位周围组织。优选地，微针尖端102部分的硬度高，便于其刺穿皮肤，在皮肤内溶解速度快；基底部分101的硬度低，可柔性贴附于皮肤表面，其在皮肤内的溶解速度慢，对治疗光照的吸收率小，有利于形成光导增加皮肤真皮层的光照利用率。

对于本发明的微针，如图1所示，尖端部分102及基底部分101两部分可由粘接成型，粘接剂为生物可溶性胶水，形成过度部分；过度部分亦可大致与基底保持同样材料与基底一同形成，仅在与尖端部分的接触面上施加可溶性胶水而粘结；微针的尖端部分高度H2为100～1500μm，边长或直径为100～800μm，R1比R2大100～0μm，微针基底部分高度H1为10～300μm，微针中心距为200～1600μm。虽然单独的使用单个微针已可实施给药，但一般，微针使用时多为多个微针构成规则或规则外形的阵列，即形成微针片的方式使用；优选地，为制作方便，所述微针阵列由n*m的矩形或圆形阵列组成，优选地n和m可选1～20个，基底通过多个实心微针的基底部分形成为一体而构成，如图3所示。

对于如图3所示的微针片，图4示出了本发明的对其推进而进行进药的装置处于释放状态的示意，该装置包括壳体1，以及设置在壳体内的动力装置2、拉杆3。壳体设置为圆筒形，拉杆呈圆柱形，一端伸出壳体，便于使用者拉动拉杆，另一端留在壳体1内，并在壳体1中上下滑动。拉杆中间有一对对称的弹性凸起，使用者在拉动拉杆时，通过将弹性凸起4固定到壳体1中部的环状平台6上，保证拉杆2固定在待触发状态。壳体1上有一对弹性的触发开关5，与上述拉杆中间的一对弹性凸起在同一平面上，使用者通过按压触发开关5使得弹性凸起4脱离环状平台6，压簧2释放弹性势能。留在壳体1内部的拉杆下端7通过卡扣或螺纹方式与微针推动器8连接，微针推动器紧紧固定在拉杆下端7上，根据需要，微针推动器8可更换不同高度的型号，以调节微针的刺入深度。在使用者按压触发开关5后，压簧2释放弹性势能，拉杆3推动微针推动器8沿着微针断裂装置9向下运动，将微针片10的微针102注射到皮肤中。

在具体的实施方式中，动力装置2用于向微针推动器提供推进力，优选地，选用压簧作为动力装置，压簧一端固定在拉杆中部的环形凸起上，一端固定在壳体上。拉杆上有卡扣，拉动拉杆可以使得拉杆固定在与壳体连接的环形平台6上，图5为进药装置处于压缩状态的横截面示意图。或者，可替换的，该推进力也可由高压气体脉冲推动，使微针阵列刺穿皮肤达到预定治疗深度。

微针推动器8由底座和支撑柱阵列组成，底座一面与拉杆的一端耦合，另一面固定有微型圆柱阵列，优选地，支撑柱为微型圆柱，其高度为0.2mm～2mm，本装置的微针推动器包括多个型号，每个型号的微型圆柱高度不同，对于不同的皮肤病，根据注射深度不同，选用不同型号的微针推动器。优选地，微针推动器底座外侧由两条对称的滑槽，以保持在推动力的作用下沿中心轴线平行推动微针102经微型网孔阵列94切断后刺穿皮肤。

微针断裂装置9由进针槽以及微型网孔阵列构成，进针槽用于放置上述微针片，微型网孔阵列用于破坏上述微针与基底的连接柱。优选地，每个微针与网孔同轴安装，且与上述微针推动器的微型圆柱阵列同轴安装。优选地，所述微针断裂装置内表面有与所述微针推动器所述滑槽对应的两条滑轨。

图6示出了一种具体微针推动器8结构，呈圆柱型，由底座81、微型支撑柱阵列82以及两条对称的滑槽83组成，微针断裂装置9大致呈圆筒型包括外壳91，进针槽92，微针定位孔93，微型网孔阵列94以及两条对称的滑轨95组成。微针片10包括基底101，微针阵列102以及定位柱103组成。使用时首先将微针片10通过进针槽83放进微针断裂装置9中，定位柱103与定位孔93相配合，以确保微针阵列102与微型网孔阵列94同轴配合，当上述压簧2释放弹性势能时，微针推动器8通过滑槽83顺着微针断裂装置的滑轨向下运动，微型圆柱阵列82对微针片10产生冲击力，将微针阵列102顺着微型网孔阵列94推出，微针阵列102从基底101上脱落。

当推动微针片时，如图3所示的微针片10包括一体的基底部分101、多个尖端部分102形成的微针阵列以及沿片边缘设置的定位柱103。在尖端部分102通过模具成型制作完成后，使用粘结性材料涂敷在基底的连接端面或过度部分朝向尖端的面，使各尖端部分102与基底粘在一起，便于上述微型圆柱阵列82冲击时，微针阵列的尖端部分102能够从基底101上通过剪切力部分切断分离，在冲击力的作用下刺入皮肤，并可进一步的借助皮肤表皮层31的收缩，减少其尖端部分102从皮肤脱离概率。

本发明的进药装置配合本发明之微针使用，使本发明之微针能够按照光动力的治疗深度刺入皮肤并妥善保留在皮肤中实现溶解，可以及时开始光动力治疗。

图7示出了采用本发明微针治疗光动力治疗时皮肤内部的光照分布，图8为未采用微针治疗光动力治疗时皮肤内部的光照分布，可明显看出采用相同辐照度的光照进行微针治疗光动力治疗时，皮肤内部的光照通量明显增加，减少了表皮层对光照的阻挡吸收，提高了光动力治疗效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种用于光动力治疗的可溶性实心微针，所述微针由尖端部分(102)，基底部分(101)，以及基底部分至尖端部分的过度部分组成；

2.如权利要求1所述的可溶性实心微针，其特征在于：形成尖端部分的材料包括可溶性生物组织材料透明质酸钠或聚乳酸，以及光动力治疗制剂，所述光动力治疗制剂分散于所述可溶性生物组织材料，通过固化以达成尖端部分大于过度部分和基底部分的硬度以利于刺穿皮肤。

3.一种包括多个如权利要求1或2所述光动力治疗用可溶性实心微针的微针片，通过所述多个实心微针的基底部分形成为一体而构成，该形成为一体的基底部分与尖端部分使用不同材料，其中基底部分的硬度低，可柔性贴附于皮肤表面；所述微针片以基底上的各微针以形成阵列，阵列中各微针的中心距R3大于过度部分的直径或边长R2；

每个微针的过度部分以尖端部分与基底通过粘性材料的连接柱连接而构成。

4.如权利要求3所述的微针片，其特征在于，所述基底部分对治疗光照波长的吸收率小于尖端部分，在基底的外边缘预定位置设置有定位柱。

5.如权利要求3所述的微针片，微针阵列由n*m的矩形或圆形阵列组成，n和m可选自1～20的自然数；每个微针的尖端形状为圆锥或棱锥，尖端部分的高度为100～1500μm，边长或直径R1为100～800μm，各微针间中心距为100～1000μm。

6.一种推动如权利要求1-5所述实心微针进行光动力治疗经皮给药的进药装置，包括：

完全设置于壳体1内的动力装置2，所述动力装置用于提供推进力；

部分置于壳体1内并部分伸出壳体的拉杆3，所述拉杆借由动力装置向待推动微针方向传导推动力；

被置于壳体内拉杆末端的微针推动器8，所述微针推动器由底座和支撑柱阵列组成，底座一面与拉杆端耦合，另一面固定有支撑柱阵列；

微针断裂装置9外套接于壳体1有微针推动器的一侧，由进针槽以及微型网孔阵列构成，进针槽用于放置待推进的微针，微型网孔阵列用于破坏所述微针与基底的连接柱以推动微针脱离进药装置穿刺进入皮肤。

7.如权利要求6所述的进药装置，其特征在于，所述动力装置为压簧，拉杆3位于壳体内的部分的中部有一对对称的弹性凸起4，该压簧一端固定在拉杆中部的凸起上，一端固定在壳体上。

8.如权利要求6所述的进药装置，其特征在于，所述动力装置为由高压气体脉冲推动的动力装置，所述气体的推动力使微针阵列刺穿皮肤达到预定治疗深度。

9.如权利要求7所述的进药装置，其特征在于所述壳体1外有一对弹性的触发开关5，与上述拉杆中间的一对弹性凸起4在同一平面上；壳体1内中部有一环状平台6；使用者在拉动拉杆时，通过将弹性凸起固定到环状平台，保证拉杆2固定在待触发状态；使用者通过按压触发开关5使得弹性凸起4脱离环状平台6，压簧2释放弹性势能，拉杆3推动微针推动器8沿着微针断裂装置9向下运动，将微针片10的微针阵列102注射到皮肤中。

10.如权利要求9所述的进药装置，其特征在于，在壳体1内部的拉杆末端通过卡扣或螺纹方式与微针推动器8连接，使微针推动器与拉杆实现稳定固定且可更换不同高度的型号，从而以调节微针的刺入深度。

11.如权利要求10所述的进药装置，微针推动器8呈圆柱型，由底座81、从底座伸出的微型支撑柱阵列82以及底座周侧的两条对称的滑槽83组成；微针断裂装置9也大致呈圆筒型，包括套接用的外壳91，进针槽92，微针定位孔93，微型网孔阵列94以及两条对称的滑轨95，所述滑轨95与滑槽83相匹配，定位孔用于对准微针片上的定位柱；每个微针与网孔实现同轴，且与上述微针推动器的微型支撑柱阵列同轴安装，以致微针推动器保持在推动力的作用下沿中心轴线平行推动各微针102经微型网孔阵列94切断后刺穿皮肤。

12.如权利要求11所述的进药装置，所述支撑柱阵列由多个微型圆柱构成，各微型圆柱高度为0.2mm～2mm。