CN115154405A - 一种木犀草素可溶性微针及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木犀草素可溶性微针及其制备方法,涉及微针技术领域,其技术方案要点是:制备方法具体包括以下步骤:S1:将基质材料分散至纯水中,形成针尖基质材料溶液,静置一段时间,使其充分溶胀;S2:称取含药基质倒入微针模具中,然后进行离心;S3:将离心管旋转180°,然后再次离心;S4:倒入背衬基质溶液,然后在干燥器中进行干燥;S5:用钳子脱模,即得木犀草素可溶性微针。该可溶性微针具有合适机械强度,并且贴合性优良,可以有效治疗类风湿性关节炎;该可溶性微针的制备方法能够制备出针尖完整,机械强度合适,贴合性优良的可溶性微针。
Description
技术领域
本发明涉及微针技术领域,更具体地说,它涉及一种木犀草素可溶性微针及其制备方法。
背景技术
木犀草素(3’,4’,5,7-四羟黄酮,Luteolin,LUT)是一种天然黄酮类化合物,其是临床治疗类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)的经典苗药追风伞、吉祥草、獐牙菜中的主要药效成分之一。研究表明,LUT在微摩尔浓度下即显示较强的抗炎活性,并且可抑制RA中NLRP3炎性小体的表达,进一步降低足趾内caspase-1、RANKL、VEGF和HIF-1α蛋白表达,增强骨组织内骨保护素(OPG)蛋白表达,起到骨关节保护作用。因此,LUT已成为一种潜在的抗RA活性成分,可进一步开发。然而,LUT的水溶性差、半衰期短,经静脉及口服等方式给药后在关节腔内的浓度较低,很难达到有效治疗浓度。因此,需要长期重复给药,病人依从性差,极大地限制了其临床应用。
经皮给药较其他给药途径,在治疗RA方面更具显著的疗效优势,如患者可自主在炎症部位给药,无肝首过效应,具有平稳的血-药浓度和持续的药物释放等,提高了患者的依从性。但由于皮肤角质层的屏障作用,使得大多数活性成分难以透过皮肤,从而影响了药效的发挥。因此,如何突破皮肤的角质层屏障作用是目前LUT-DMNs经皮用于RA治疗亟待解决的问题。
微针是采用微米级尺寸的针头穿刺皮肤角质层的技术,具有疼痛感小、递送药物精准和给药方便等优势。而采用水溶性高分子材料作为基质制备的可溶性微针(dissolvable microneedles,DMNs)克服了传统微针在载药方式和使用安全性等方面的缺陷,如固体微针存在给药剂量无法确定、针体断裂等安全风险。DMNs插入皮肤后可自行降解,且无残留物,从而提高了安全性。然而,由于皮肤的弹性,DMNs针尖需要有足够的机械强度才能穿透角质层,背衬层则需要有足够的柔韧性与皮肤紧密贴合,以利于药物的成功递送。因此,选择合适的基质制备出具有合适机械强度的针尖与柔韧背衬的DMNs是一个关键的问题。
针对LUT在治疗RA中存在的水溶性差、体内吸收低、半衰期短及目前LUT的给药系统对皮肤角质屏障的突破作用有限等问题,亟需一种具有合适机械强度并且贴合性优良的LUT-DMNs经皮给药系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种木犀草素可溶性微针及其制备方法,该可溶性微针具有合适机械强度,并且贴合性优良,可以有效治疗类风湿性关节炎;该可溶性微针的制备方法能够制备出针尖完整,机械强度合适,贴合性优良的可溶性微针。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种木犀草素可溶性微针,包括针尖和背衬,所述针尖由针尖基质材料、水和木犀草素组成。
本发明进一步设置为:所述针尖基质材料由硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸组成。
本发明进一步设置为:所述针尖长度为500μm。
一种木犀草素可溶性微针的制备方法,具体包括以下步骤:
S1:将基质材料分散至纯水中,形成针尖基质材料溶液,静置24h,使其充分溶胀;
S2:称取含药基质倒入微针模具中,然后进行离心;
S3:将离心管旋转180°,然后再次离心;
S4:倒入背衬基质溶液,然后在干燥器中进行干燥;
S5:用钳子脱模,即得木犀草素可溶性微针。
本发明进一步设置为:所述S1中的基质材料由硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸组成,所述硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸的质量比为2:8。
本发明进一步设置为:所述基质材料与纯水的质量比为1:3。
本发明进一步设置为:所述含药基质为木犀草素醇溶液,所述木犀草素醇溶液与针尖基质材料溶液的质量比为1:3。
本发明进一步设置为:所述S4中干燥过程是在室温下干燥,背衬材料由15%PVA组成。
综上所述,本发明具有以下有益效果:将木犀草素作为可溶性微针的组成成分,能够突破皮肤的角质层屏障来有效治疗类风湿性关节炎;采用本制备方法制备出的木犀草素可溶性微针,具有良好的机械性能和良好的贴合性。
附图说明
图1是本发明实施例1中木犀草素可溶性微针的外观及显微形态图;
图2是本发明实施例1中DMNs的压变曲线图;
图3是本发明实施例1中LUT-DMNs皮肤穿刺性能图;
图4是本发明实施例1中LUT-DMNs溶解性能;
图5是本发明实施例1中LUT-DMNs贴片作用于皮肤后愈合情况;
图6是本发明实施例1中LUT-DMNs针尖基质比例考察结果图;
图7是本发明实施例1中针尖基质材料与纯水比例考察结果图;
图8是本发明实施例1中针尖基质材料与LUT醇溶液比例考察结果图;
图9是本发明实施例1中针尖干燥条件考察结果图;
图10是本发明实施例1中LUT-DMNs背衬基质材料考察结果图。
具体实施方式
以下结合附图1-10对本发明作进一步详细说明。
实施例1:一种木犀草素可溶性微针,如图1-图5所示,包括针尖和背衬,针尖由针尖基质材料、水和木犀草素组成,背衬具有较好的韧性,弯曲时不易开裂,并且与皮肤贴合紧密。
根据实施例2的制备方法,所制备出来的木犀草素可溶性微针,其中硫酸软骨素含量为1%,聚甲基乙烯基醚扁桃酸的含量为4%,水的含量为15%,木犀草素的含量为0.005%,背衬中15%的PVA含量为80%。该木犀草素可溶性微针具有合适机械强度,并且贴合性优良。
针尖长度为500μm。
对LUT-DMNs机械性能探究:
取LUT-DMNs贴片置于物性分析仪样品基座上,将LUT-DMNs针尖朝上,使针的方向与探头的轴向平行,选取合适的模式和参数,测量随着探头位移过程中LUT-DMNs针尖所受到的应力,并绘制压变曲线。如图2所示,空白微针与载药微针的针尖在压缩至0.2mm时,应力均大于1.5N,具备刺穿皮肤角质层所需应力,表明所制备的LUT-DMNs具有良好的机械性能。
对LUT-DMNs皮肤穿刺性能探究:
将LUT-DMNs贴片针尖朝向已去除脂肪的裸鼠离体皮肤角质层侧,以适当力度按压3min后,移去贴片,立即用亚甲基蓝试剂染色,保留1min后用脱脂棉蘸取异丙醇擦去角质层表面染料,观察被染色的孔道并拍照。如图3所示,皮肤表面的蓝点清晰可见,呈规律排列,且与微针阵列的排列一致,表明本实施例的LUT-DMNs能穿刺皮肤,具有优良的皮肤穿刺性能,这可为该微针的进一步评价提供支持。
对LUT-DMNs溶解性能探究:
将LUT-DMNs贴片针尖朝向保鲜膜,以适当力度按压1min后,置于盛有适量纯水的烧杯上,于(37±1)℃水浴锅中加热,模拟LUT-DMNs作用于皮肤上的水合作用,并于0、5、10、30、60、120min取出,于显微镜下观察针尖溶解状况,并拍照记录。如图4所示,微针在10min内溶解较为缓慢,针尖溶解不明显;而从30min才逐渐加快溶解,在2h时仅有部分针体下部残留,几乎溶解完全。LUT-DMNs针尖溶解缓慢可能是由于针尖基质材料中S-97BF比例较高,该材料在水中溶解时会形成具有黏性的液体,进而阻碍了针体在水中的进一步溶解,导致LUT-DMNs针体溶解速度受限。
对DMNs作用于皮肤后愈合情况探究:
取空白DMNs贴片,以适当力度按压于裸鼠背部皮肤上,30s后取下,并用连续摄像实时记录皮肤愈合情况。如图5所示,LUT-DMNs贴片作用于皮肤后在3min时部分孔道逐渐闭合,在10min时孔道已完全消失,无红肿等现象,皮肤愈合状况良好。
实施例2:一种木犀草素可溶性微针的制备方法,如图6-图10所示,具体包括以下步骤:
S1:将基质材料分散至纯水中,形成针尖基质材料溶液,静置24h,使其充分溶胀;
S2:称取含药基质倒入微针模具中,以4000r/min离心20min;
S3:将离心管旋转180°,然后再次离心20min;
S4:倒入背衬基质溶液,然后在干燥器中室温条件下进行干燥24h;
S5:用钳子脱模,即得木犀草素可溶性微针。
S1中的基质材料由硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸组成,硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸的质量比为2:8。
该质量比是通过以下方式得出的:
采用硫酸软骨素与聚甲基乙烯基醚扁桃酸为针尖基质材料,分别以硫酸软骨素:聚甲基乙烯基醚扁桃酸(质量比)为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1,基质材料与纯水的比例为1:2,按照S1-S5的方法制备空白DMNs,以干燥脱模后LUT-DMNs有无气泡、体积有无明显缩小、针尖完整度及机械强度为指标,来探究针尖混合基质材料的比例,通过对比实验发现,如图6所示,基质溶液随CS比例的增加逐渐变稀(1:9),干燥后所得的LUT-DMNs贴片体积明显缩小,易产生气泡,贴片颜色加深,且机械强度下降。当聚甲基乙烯基醚扁桃酸的比例较大时(5:5、6:4、7:3、8:2、9:1),基质溶液黏稠度大,不易浇筑。而当硫酸软骨素:聚甲基乙烯基醚扁桃酸为2:8、3:7、4:6时,基质溶液黏稠度适中,干燥后所得LUT-DMNs贴片体积变化小,无气泡产生。其中,以硫酸软骨素:聚甲基乙烯基醚扁桃酸为2:8时所得贴片外观形态最佳,机械强度最优。因此,选择硫酸软骨素-聚甲基乙烯基醚扁桃酸(2:8)作为针尖基质材料。
基质材料与纯水的质量比为1:3。
该质量比是通过以下方式得出的:
以硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸的质量比为2:8作为基质材料,分别以基质材料:水为1:1、1:2、1:3、1:4,按S1-S5的步骤方法制备空白DMNs,以干燥脱模后LUT-DMNs有无气泡、体积有无明显缩小、针尖完整度及机械强度为指标,探究针尖基质材料与纯水的比例。结果表明,如图7所示,当基质材料与纯水的比例为1:1时,因溶剂量过少,基质材料无法充分溶胀于纯水中,基质液过于黏稠,导致无法成功浇筑。随着水溶剂比例的增加,基质材料更易于溶胀,但干燥后LUT-DMNs贴片的体积缩小程度随着水溶剂比例的增加而增大,且脱模时贴片质脆易碎。当基质材料与纯水比例为1:2、1:4时,微针贴片中存在颗粒物,可能为部分基质材料析出,外观形态较差。而当基质材料与纯水比例为1:3时,基质液黏稠度适中,干燥后所得贴片体积变化较小,且脱模时不易碎裂。因此,选择1:3作为LUT-DMNs处方中针尖基质材料与纯水的比例。
含药基质为木犀草素醇溶液,木犀草素醇溶液与针尖基质材料溶液的质量比为1:3。
该质量比是通过以下方式得出的:
采用上述基质材料:纯水的质量比1:3来作为针尖基质材料溶液,再称取10.0mg的LUT,并将其加入5mL的95%乙醇中,超声溶解,得到2.0mg/mL的LUT醇溶液,分别以针尖基质材料溶液:LUT醇溶液为1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1、3:2,按S1-S5的步骤方法制备LUT-DMNs,以所得基质液黏稠度是否易于浇筑,干燥脱模后体积有无明显缩小,针尖完整度及机械强度为指标,探究针尖基质材料溶液与LUT醇溶液的比例。如图8所示,当针尖基质材料与LUT醇溶液比例为1:1、1:2、1:3时,脱模时极易碎裂,不易完整脱模;比例为2:1、2:3、3:2时,所得贴片中存在颗粒物,可能为基质材料或LUT析出,外观形态不佳。当针尖基质材料溶液与LUT醇溶液比例为3:1时,干燥后所得的LUT-DMNs贴片外观形态良好,体积变化小,易于脱模,机械强度良好。因此,选择3:1作为LUT-DMNs处方中针尖基质材料溶液与LUT醇溶液的比例。
S4中干燥过程是在室温下干燥,背衬材料由15%PVA组成。
该质量比是通过以下方式得出的:
根据查阅文献结果,分别采用15%PVA、30%PVA、15%PVP K90、30%PVP K90、HPMC(10%)+Gantrenz S-97(2.5%)作为背衬基质材料,按S1-S5的步骤方法制备LUT-DMNs,以干燥脱模后LUT-DMNs有无气泡、韧性有无加强、含针量以及干燥所需的时间有无变化为指标,探究背衬基质材料的种类和用量。结果显示,如图9所示,以15%PVP K90、30%PVP K90作为背衬层时,所需干燥时间较其他组延长了2-4h,干燥时间较长。以HPMC(10%)+S-97BF(2.5%)作为背衬层时,干燥后韧性差,LUT-DMNs贴片无法弯曲,不能贴合皮肤。30%PVA溶液过于黏稠不易浇筑,影响后续LUT-DMNs的干燥。而以15%PVA作为背衬层时,干燥后韧性较其他背衬组良好,能够较大程度弯曲,易于贴合皮肤。因此,选用15%PVA作为LUT-DMNs的背衬材料。
此外,分别将LUT-DMNs于(25±1)℃室温条件下干燥24h,(40±1)℃的烘箱中干燥10h,以干燥后LUT-DMNs的成型性为指标,探究针尖的干燥条件。如图10所示,烘箱干燥易使LUT-DMNs贴片表面先干燥定型,导致内部干燥时产生的气体无法排出,进而产生气泡。而在室温条件下于干燥器中干燥所得则不会导致LUT-DMNs内部气泡无法排出,LUT-DMNs贴片整体干燥均匀、无气泡,外观形态良好。因此,选择室温下干燥器中干燥作为LUT-DMNs的干燥条件。
工作原理:将木犀草素作为可溶性微针的组成成分,能够突破皮肤的角质层屏障来有效治疗类风湿性关节炎;采用本制备方法制备出的木犀草素可溶性微针,具有良好的机械性能和良好的贴合性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种木犀草素可溶性微针,包括针尖和背衬,其特征是:所述针尖由针尖基质材料、水和木犀草素组成。
2.根据权利要求1所述的一种木犀草素可溶性微针,其特征是:所述针尖基质材料由硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸组成。
3.根据权利要求1所述的一种木犀草素可溶性微针,其特征是:所述针尖长度为500μm。
4.一种木犀草素可溶性微针的制备方法,其特征是:具体包括以下步骤:
S1:将基质材料分散至纯水中,形成针尖基质材料溶液,静置一段时间,使其充分溶胀;
S2:称取含药基质倒入微针模具中,然后进行离心;
S3:将离心管旋转180°,然后再次离心;
S4:倒入背衬基质溶液,然后在干燥器中进行干燥;
S5:用钳子脱模,即得木犀草素可溶性微针。
5.根据权利要求4所述的一种木犀草素可溶性微针的制备方法,其特征是:所述S1中的基质材料由硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸组成,所述硫酸软骨素和聚甲基乙烯基醚扁桃酸的质量比为2:8。
6.根据权利要求4所述的一种木犀草素可溶性微针的制备方法,其特征是:所述基质材料与纯水的质量比为1:3。
7.根据权利要求4所述的一种木犀草素可溶性微针的制备方法,其特征是:所述含药基质为木犀草素醇溶液,所述木犀草素醇溶液与针尖基质材料溶液的质量比为1:3。
8.根据权利要求4所述的一种木犀草素可溶性微针的制备方法,其特征是:所述S4中干燥过程是在室温下干燥,背衬材料由15%PVA组成。
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