CN114452270B - 一种用于治疗骨关节炎的微针贴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种用于治疗骨关节炎的微针贴及其制备方法。本发明微针贴以甲基丙烯酰化明胶为基体凝胶材料，其中含有用于治疗骨关节炎的药物，该药物由新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为(0.2～0.8):(0.1～0.5):1复配而成。本发明微针贴结合了药物和微针的综合优势，通过微针刺穿皮肤角质层，使贮存于微针中的药物穿透渗入表皮层，直达治疗位点给药，具有定点、无痛给药的优势，且对骨关节炎症状的改善较为明显，患者的可接受度较高。

Description

一种用于治疗骨关节炎的微针贴及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种用于治疗骨关节炎的微针贴及其制备方法。
背景技术
骨关节炎是一种以关节软骨变性，以疼痛在承重时加重、关节软骨磨损和消失、骨质增生而致关节畸形、活动时关节有摩擦音、局部压痛及关节轻度肿胀为主要表现的疾病。
目前对于骨关节炎的治疗，包括中医治疗和西医治疗，中医认为骨关节炎属于中医的“骨痹”的范畴，认为其发病不外乎外感风寒湿邪，内伤于肝肾不足，气血失和或有跌仆损伤，均使气血运行不畅，络脉阻滞不通，病久则肝肾两亏，筋软骨萎，功能障碍，故而通过中药组方的活血静脉、止痛化瘀的功效以改善骨关节炎的病症，而中药内服调理难以短时间内见效。西医治疗主要以止疼药物或打封闭针为主，但药物的副作用大，而封闭针的效果无法长效保持。
目前，透皮给药技术成为生物医疗技术和医学界的研究热点。但由于皮肤角质层的天然屏障作用，大多数透皮给药的药物透过效率低，尤其是水溶性药物或大分子药物等无法透过。新型的皮下微侵袭透皮给药微针展现出广阔的应用前景。微针一般是指长度小于1mm的阵列组微型针头，由于尺寸微小，微针仅刺穿皮肤表层，因此所产生的疼痛仍远小于传统注射针头，与此同时微针穿刺形成的细微孔洞可以在数小时内自动愈合，不会造成出血和创伤，从而可实现无痛微创给药。
因此，开发一种用于治疗骨关节炎的微针贴对于拓展骨关节炎的疗法、提高患者的接受度以及改善骨关节炎的疗效具有重要意义。
发明内容
本发明旨在提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴及其制备方法，结合了药物和微针的综合优势，通过微针刺穿皮肤角质层，使贮存于微针中的药物穿透渗入表皮层，直达治疗位点给药，具有定点、无痛给药的优势，且对骨关节炎症状的改善较为明显，患者的可接受度较高。
基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴，所述微针贴以甲基丙烯酰化明胶为基体凝胶材料，所述基体凝胶材料中负载有用于治疗骨关节炎的药物，所述药物包括新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物，所述新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物的重量比为(0.2～0.8):(0.1～0.5):1。
经试验发现，相对于药物直接服用的方式，将药物制作为微针贴更有利于发挥药物的疗效，对骨关节炎症状的改善较为明显。
另外，试验还发现，在本发明述及的新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物的比例范围内，所述药物具有相对更优的对骨关节炎的治疗疗效。
进一步地，植物提取物由骨碎补8～13重量份、桂枝10～15重量份、川穹5～16重量份、葡萄籽粉3～5重量份、柠檬皮1～3重量份经水提、浓缩干燥制得。
进一步地，基体凝胶材料中药物的含量为0.5～1.2wt％。
试验发现，随着微针贴中药物的添加量的提升，其对骨关节炎的治疗疗效呈现增加趋势，而当添加量高于1.2wt％时，对骨关节炎的疗效提升不明显。
进一步地，基体凝胶材料中还含有0.3％～0.5％的光引发剂。
进一步地，光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮。
进一步地，微针贴呈圆形，其直径为17.5mm；微针贴上的针体为圆锥形，针体的底部直径为270μm，针体的高度为600μm。
第二方面，本发明提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴的制备方法，包括如下步骤：
S1：填充微针模具针体
将基体凝胶材料配制为10～12wt％的GelMA溶液，将治疗骨关节炎的药物及光引发剂加入GelMA溶液，经混匀后滴加于PDMS微针模具中，将微针模具进行高速离心，使基体凝胶溶液填充PDMS微针模具的针体；
S2：负压除泡
将充满基体凝胶溶液的PDMS微针模具置于真空度为0.1～0.5MPa负压环境中5～10min，消除基体凝胶溶液中的气泡；
S3：光固化
采用光固化的方法，将消泡后的微针模具内部的基体凝胶溶液固化成型；待充分干燥后从模具上剥离，得到用于治疗骨关节炎的微针贴。
进一步地，步骤S1中高速离心的离心速率为12000～15000rpm。
进一步地，步骤S3中，光固化的光波长为405nm，固化时长为1～5min。
进一步地，在步骤S3中，干燥的温度为30～35℃，干燥时长为12～24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明微针贴以甲基丙烯酰化明胶为基体凝胶溶液，其中含有用于治疗骨关节炎的药物，该药物由新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为(0.2～0.8):(0.1～0.5):1复配而成。本发明微针贴结合了药物和微针的综合优势，通过微针刺穿皮肤角质层，使贮存于微针中的药物穿透渗入表皮层，直达治疗位点给药，具有定点、无痛给药的优势，且对骨关节炎症状的改善较为明显，患者的可接受度较高。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴，其制备方法如下：
S1：植物提取物的制备
以重量份计，取骨碎补10份、桂枝12份、川穹10份、葡萄籽粉4份、柠檬皮2份混合后，送入熬制容器，加入混合料重量10倍的水熬制，熬制2.5h小时后过滤取滤液，将滤渣留于熬制容器中，加入初始混合料3倍的水熬制2.5h，过滤收集滤液，将两次收集的滤液浓缩至其原体积的50％，喷雾干燥，制得植物提取物。
S2：微针贴原材料溶液的制备
将新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为0.6:0.3:1混合均匀后，作为治疗骨关节炎的药物加入10％的GelMA水溶液中混匀，药物的添加量为1.0wt％。
向混合液中加入0.5％的光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮混匀，作为微针贴载药凝胶溶液备用。
S3：微针贴的制备
将微针贴载药凝胶溶液滴加于PDMS微针模具中，将微针模具于15000rpm的转速下高速离心，使载药凝胶溶液填充PDMS微针模具的针体。
将充满载药凝胶溶液的PDMS微针模具置于真空度为0.5MPa负压环境中5min，消除载药凝胶溶液中的气泡。
将微针模具利用405nm波长的蓝紫光照射微针模具1min，促使微针模具内部的载药凝胶溶液固化成型；随后将固化成型的凝胶置于30℃的环境中，干燥12h，待充分干燥后从模具上剥离，得到用于治疗骨关节炎的微针贴。
所制得的微针贴呈圆形，其直径为17.5mm；微针贴上的针体为圆锥形，针体的底部直径为270μm，针体的高度为600μm。
实施例2
本实施例提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴，其制备方法如下：
S1：植物提取物的制备
以重量份计，取骨碎补8份、桂枝14份、川穹15份、葡萄籽粉5份、柠檬皮3份混合后，送入熬制容器，加入混合料重量10倍的水熬制，熬制2.5h小时后过滤取滤液，将滤渣留于熬制容器中，加入初始混合料3倍的水熬制2.5h，过滤收集滤液，将两次收集的滤液浓缩至其原体积的50％，喷雾干燥，制得植物提取物。
S2：微针贴原材料溶液的制备
将新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为0.8:0.3:1混合均匀后，作为治疗骨关节炎的药物加入10％的GelMA水溶液中混匀，药物的添加量为1.2wt％。
向混合液中加入0.3％的光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮混匀，作为微针贴载药凝胶溶液备用。
S3：微针贴的制备
将微针贴载药凝胶溶液滴加于PDMS微针模具中，将微针模具于12000rpm的转速下高速离心，使载药凝胶溶液填充PDMS微针模具的针体。
将充满载药凝胶溶液的PDMS微针模具置于真空度为0.1MPa负压环境中10min，消除载药凝胶溶液中的气泡。
将微针模具利用405nm波长的蓝紫光照射微针模具5min，促使微针模具内部的载药凝胶溶液固化成型；随后将固化成型的凝胶置于35℃的环境中，干燥24h，待充分干燥后从模具上剥离，得到用于治疗骨关节炎的微针贴，所制得的微针贴的规格同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴，其制备方法如下：
S1：植物提取物的制备
以重量份计，取骨碎补13份、桂枝10份、川穹16份、葡萄籽粉3份、柠檬皮1份混合后，送入熬制容器，加入混合料重量10倍的水熬制，熬制2.5h小时后过滤取滤液，将滤渣留于熬制容器中，加入初始混合料3倍的水熬制2.5h，过滤收集滤液，将两次收集的滤液浓缩至其原体积的50％，喷雾干燥，制得植物提取物。
S2：微针贴原材料溶液的制备
将新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为0.6:0.5:1混合均匀后，作为治疗骨关节炎的药物加入10％的GelMA水溶液中混匀，药物的添加量为0.5wt％。
向混合液中加入0.5％的光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮混匀，作为微针贴载药凝胶溶液备用。
S3：微针贴的制备
将微针载药凝胶溶液滴加于PDMS微针模具中，将微针模具于15000rpm的转速下高速离心，使载药凝胶溶液填充PDMS微针模具的针体。
将充满载药凝胶溶液的PDMS微针模具置于真空度为0.5MPa负压环境中10min，消除载药凝胶溶液中的气泡。
将微针模具利用405nm波长的蓝紫光照射微针模具3min，促使微针模具内部的载药凝胶溶液固化成型；随后将固化成型的凝胶置于35℃的环境中，干燥20h，待充分干燥后从模具上剥离，得到用于治疗骨关节炎的微针贴，所制得的微针贴的规格同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种用于治疗骨关节炎的微针贴，其制备方法如下：
S1：植物提取物的制备
以重量份计，取骨碎补8份、桂枝15份、川穹5份、葡萄籽粉5份、柠檬皮3份混合后，送入熬制容器，加入混合料重量10倍的水熬制，熬制2.5h小时后过滤取滤液，将滤渣留于熬制容器中，加入初始混合料3倍的水熬制2.5h，过滤收集滤液，将两次收集的滤液浓缩至其原体积的50％，喷雾干燥，制得植物提取物。
S2：微针贴原材料溶液的制备
将新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为0.2:0.1:1混合均匀后，作为治疗骨关节炎的药物加入10％的GelMA水溶液中混匀，药物的添加量为1.2wt％。
向混合液中加入0.5％的光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮混匀，作为微针贴载药凝胶溶液备用。
S3：微针贴的制备
将微针贴载药凝胶溶液滴加于PDMS微针模具中，将微针模具进行于15000rpm的转速下高速离心，使载药凝胶溶液填充PDMS微针模具的针体。
将充满载药凝胶溶液的PDMS微针模具置于真空度为0.5MPa负压环境中10min，消除载药凝胶溶液中的气泡。
将微针模具置利用405nm波长的蓝紫光照射微针模具2min，促使微针模具内部的载药凝胶溶液固化成型；随后将固化成型的载药凝胶于35℃的环境中，干燥12h，待充分干燥后从模具上剥离，得到用于治疗骨关节炎的微针贴，所制得的微针贴的规格同实施例1。
诊疗试验
1、临床资料及病例筛选
选择2019年1月～2019年12月于本医院就诊的中老年KOA患者，年龄介于45～70岁之间，不限定于单双侧膝关节患病(当患者双侧患病时，纳入影像学和临床症状表现较重侧)，签署知情同意书。
KOA病患的纳入标准如下：
(1)西医诊断标准
以中华医学会骨科学分会关节外科学组制定的《骨关节炎诊疗指南(2018年版)》中描述的关于膝关节骨关节炎诊断作为标准。
(2)中医诊断标准
参照由中国医药科技出版社出版的《中药新药临床研究指导原则》(2002年修订版)中关于膝骨关节炎的中医证候诊断标准，证型为肝肾不足、筋脉瘀滞证。
(3)纳入标准：
符合上述中医证候诊断标准，证型为肝肾不足，筋脉瘀滞；
Kellgren-Lawrence X线分级在Ⅰ～Ⅲ级；
签署知情同意书。
(4)排除标准
辨证为其他中医证型的患者；合并其它原因引起的膝骨关节疾病，如类风湿性关节炎、创伤性关节炎等；
近3个月内接受过关节腔内治疗，如关节镜清理术、关节腔内药物注射等；近3个月内接受非甾体类消炎药治疗者；
合并有严重的其他系统等疾病，如肾脏、心脑血管系统、消化系统等；
精神状态异常，未能按治疗方案施行；
对塞来昔布、磺胺类药物或本药过敏；
同时服用其他药物影响疗效；
辨证为其他中医证型的患者；
Kellgren-Lawrence X线分级为Ⅳ级。
基于上述KOA病患的纳纳入标准，采用PASS16.0.4软件估算样本量，power设置为(1-β)＝0.8，α＝0.05，样本脱落率设定为20％。通过运算得出每组样本量至少为22例，本研究拟共纳入154例患者。
收集154例膝关节骨性关节炎患者，其中男64例，女90例，将154例患者随机分为七组，每组22例病患。
七组患者中病程、年龄、性别、关节疼痛的视觉模糊评分VAS值、WOMAC评分及Lequesne指数无显著差异，详见表1。
表1治疗前七组患者的情况比较
Figure BDA0003477454460000071
Figure BDA0003477454460000081
2、给药方法及疗效评价
(1)给药方法如下：
第一组病患采用本发明实施例1制得的微针贴贴于膝关节处，一周为一个疗程，总计贴敷四个疗程后，统计治疗效果。
第二组病患采用本发明实施例2制得的微针贴贴于膝关节处，一周为一个疗程，总计贴敷四个疗程后，统计治疗效果。
第三组病患采用本发明实施例3制得的微针贴贴于膝关节处，一周为一个疗程，总计贴敷四个疗程后，统计治疗效果。
第四组病患采用本
发明实施例4制得的微针贴贴于膝关节处，一周为一个疗程，总计贴敷四个疗程后，统计治疗效果。
第五组病患采用由本发明实施例1将新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物按照重量比为0.2:0.1:1混合后的药物进行内服，每日服用1次，每次服用200mg，统计药物服用一月后，统计治疗效果。
第六祖病患采用塞来昔布治疗，塞来昔布为目前用于骨关节炎治疗的常规药物，病患服用塞来昔布胶囊(辉瑞制药，规格：200mg/粒)，每日1次，每次1粒。
第七祖病患则作为空白对照，不作治疗处理。
(2)疗效评价
西医标准：采用国际骨关节炎的评分标准，包括VAS评分、WOMAC评分及lequesne指数，VAS评分反映患者疼痛程度，以1～100mm为评分刻度，评分数值越高，表示疼痛情况越严重；WOMAC评分(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index，WOMAC指数)反映患者膝关节功能，内容包括疼痛、功能及僵硬3个板块，评分越高表示膝关节功能差；lequesne指数反映膝关节炎疾病严重程度，包括休息时痛、运动时痛、关节压痛、关节肿胀、关节晨僵及行走能力等6局部症状指标，综合评判病情严重程度。
分别于治疗前和治疗四周后，评定患者的膝关节VAS评分、WOMAC评分及lequesne指数的改善值，此3项总分平均下降≥30％且≤50％为有效；≥51％且≤75％为显效；≥76％为临床控制；≤29％为无效。
有效率(％)＝改善病例数/总病例数×100％。
中医标准：采用《中药新药的临床研究指导原则》将休息痛、活动痛、关节压痛、关节肿胀、关节活动度，综合计算百分数：疗效指数＝(治疗前总分数-治疗后总分数)/治疗前总分数×100％。
综合疗效判断标准：疗效指数≥90％为临床治愈；75％≤疗效指数＜90％为显效；35％≤疗效指数＜75％为有效；疗效指数＜35％为无效。有效率(％)＝(治愈+显效+有效病例数)/总病例数×100％。
按照上述分组及给药方法治疗四周后，统计各组西医疗效和中医疗效，分别见表2和表3。
表2治疗后各组患者的西医疗效
Figure BDA0003477454460000091
表3治疗后各组患者的中医疗效
组别 例数 临床治愈(％) 显效(％) 有效(％) 无效(％) 有效率(％)
第一组 22 7(31.8) 12(54.5) 2(9.1) 1(4.5) 95.5
第二组 22 8(36.4) 11(50.0) 2(9.1) 1(4.5) 95.5
第三组 22 6(27.3) 10(45.5) 5(22.7) 1(4.5) 95.5
第四组 22 7(31.8) 13(59.1) 1(4.5) 1(4.5) 95.5
第五组 22 2(9.1) 7(31.8) 10(45.5) 3(13.6) 86.4
第六组 22 4(18.2) 12(54.5) 4(18.2) 2(9.1) 90.9
第七组 22 0 0 0 0 0
由表2、3疗效试验结果可知，第一组至第四组的痊愈人数及药物有效率显著高于第五组、第六组和第七组。上述结果表明，相对于药物内服，采用微针贴将药物直接送入病患处，更有利于药效的发挥，相对于西药塞来昔布，本发明微针贴对病患无论是西医疗效还是中医疗效均优于西药治疗效果；相对于空白对照组(第七组)，服用本发明药物或者采用微针贴的方式对膝关节炎的改善均较为明显。
实施例5
本实施例拟分析用于治疗骨关节炎药物的组分配比对骨关节炎改善效果。具体试验方法如下：
参照实施例2中微针贴的制备方法，仅调整用于治疗骨关节炎药物中各组分的配比，其它参数均与实施例2一致，本实施例中新补骨脂异黄酮(A)、硫酸软骨素(B)和植物提取物(C)的重量比如表4所示，参照实施例2所述方法制得各个微针贴试样。同时参照前述病患纳入标准以及微针贴疗效试验，对360例KOA病患进行微针贴疗效试验(每组24例)，统计各个微针贴对骨关节炎的中医治疗的有效率，结果见表4。
表4各微针试样对骨关节炎的治疗有效率
试样 A:B:C 有效率 试样 A:B:C 有效率 试样 A:B:C 有效率
1 0:0.3:1 71％ 6 0.8:0:1 75％ 11 0.8:0.3:0 71％
2 0.2:03:1 88％ 7 0.8:0.1:1 88％ 12 0.8:0.3:0.5 75％
3 0.4:0.3:1 92％ 8 0.8:0.3:1 92％ 13 0.8:0.3:1 96％
4 0.8:0.3:1 96％ 9 0.8:0.5:1 96％ 14 0.8:0.3:1.2 83％
5 1.0:0.3:1 83％ 10 0.8:0.8:1 83％ 15 0.8:0.3:1.5 79％
由表4可知，本申请用于治疗骨关节炎药物中新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素、植物提取物三种组分缺一不可，任一组分的缺失，使得骨关节炎的疗效下降较为明显；并且，当三种物质的组分配比超出(0.2～0.8):(0.1～0.5):1该比例范围后，三者复配的疗效不如在上述范围内复配的效果好。
实施例6
本实施例拟分析药物使用量对骨关节炎改善效果，具体试验方法如下：
参照实施例4中微针贴的制备方法，仅调整微针贴中用于治疗骨关节炎药物的添加量，其它参数均与实施例4一致，本实施例中用于治疗骨关节炎药物的添加量如表5所示，参照实施例4所述方法制得各个微针贴试样。同时参照前述病患纳入标准以及微针贴疗效试验，对200例KOA病患进行微针贴疗效试验(每组25例)，统计各个微针贴对骨关节炎的中医治疗的有效率，结果见表5。
表5各微针试样对骨关节炎的治疗有效率
Figure BDA0003477454460000101
Figure BDA0003477454460000111
由表5可知，随着微针贴中药物添加量的增加，其对骨关节炎的治疗有效率呈增加趋势，当其添加量为0.5wt％时，对骨关节炎的有效率＞88％，当其添加量高于1.2wt％时，对骨关节炎疗效的进一步提升效果不显著。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种用于治疗骨关节炎的微针贴，所述微针贴以甲基丙烯酰化明胶为基体凝胶材料，其特征在于，所述基体凝胶材料中负载有用于治疗骨关节炎的药物，所述药物包括新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物，所述新补骨脂异黄酮、硫酸软骨素和植物提取物的重量比为（0.2～0.8）:（0.1～0.5）:1；
所述植物提取物由骨碎补8～13重量份、桂枝10～15重量份、川穹5～16重量份、葡萄籽粉3～5重量份、柠檬皮1～3重量份经水提、浓缩干燥制得。
所述基体凝胶材料中药物的含量为0.5～1.2wt%；
所述基体凝胶材料中还含有0.3%～0.5%的光引发剂。
2.根据权利要求1所述微针贴，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮。
3.根据权利要求1所述微针贴，其特征在于，所述微针贴呈圆形，其直径为17.5mm；微针贴上的针体为圆锥形，针体的底部直径为270µm，针体的高度为600µm。
4.一种权利要求1所述用于治疗骨关节炎的微针贴的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：填充微针模具针体
将基体凝胶材料配制为10～12wt%的甲基丙烯酰化明胶溶液，将治疗骨关节炎的药物及光引发剂加入甲基丙烯酰化明胶溶液，经混匀后滴加于PDMS微针模具中，将微针模具进行高速离心，使基体凝胶溶液填充PDMS微针模具的针体；
S2：负压除泡
将充满基体凝胶溶液的PDMS微针模具置于真空度为0.1～0.5MPa负压环境中5～10min，消除基体凝胶溶液中的气泡；
S3：光固化
采用光固化的方法，将消泡后的微针模具内部的基体凝胶溶液固化成型；待充分干燥后从模具上剥离，得到用于治疗骨关节炎的微针贴。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤S1中高速离心的离心速率为12000～15000rpm。
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，光固化的光波长为405nm，固化时长为1～5min。
7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，在步骤S3中，干燥的温度为30～35℃，干燥时长为12～24h。
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