CN117258127A - 一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法 - Google Patents

一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117258127A
CN117258127A CN202311144245.7A CN202311144245A CN117258127A CN 117258127 A CN117258127 A CN 117258127A CN 202311144245 A CN202311144245 A CN 202311144245A CN 117258127 A CN117258127 A CN 117258127A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microneedle
polymer
insulin
phenylboronic acid
patch
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.)
Pending
Application number
CN202311144245.7A
Other languages
English (en)
Inventor
俞豪杰
王禹
王立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN202311144245.7A priority Critical patent/CN117258127A/zh
Publication of CN117258127A publication Critical patent/CN117258127A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/22—Hormones
    • A61K38/28—Insulins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/42—Proteins; Polypeptides; Degradation products thereof; Derivatives thereof, e.g. albumin, gelatin or zein
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • A61K9/0021—Intradermal administration, e.g. through microneedle arrays, needleless injectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/70—Web, sheet or filament bases ; Films; Fibres of the matrix type containing drug
    • A61K9/7023—Transdermal patches and similar drug-containing composite devices, e.g. cataplasms
    • A61K9/703—Transdermal patches and similar drug-containing composite devices, e.g. cataplasms characterised by shape or structure; Details concerning release liner or backing; Refillable patches; User-activated patches
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00—Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/08—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
    • A61P3/10—Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0046—Solid microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0053—Methods for producing microneedles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法。胰岛素释放可控型微针贴由糖敏微针贴附在背部贴片上制备获得。方法包括：将含有邻二醇结构的聚合物溶液、含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液和季铵盐功能化聚合物溶液混合后制备水凝胶，加入药物制备载药糖敏微针后贴附背部贴片，制备胰岛素释放可控型微针贴。本发明制备的微针贴具有葡萄糖浓度响应性能和药物可控释放能力，制备方法简便，原材料安全性高。治疗过程无痛微创，避免低血糖风险，提升药物的生物利用率，减少治疗时微针贴中药物的残留浪费，提升治疗的安全性并减少治疗次数，可在极大程度上改善患者依从性，并降低皮下注射胰岛素带来的治疗风险与副作用。

Description

一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备 方法
技术领域
本发明涉及了一种胰岛素释放可控型微针贴，涉及医用材料技术邻域，具体涉及一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法。
背景技术
糖尿病是一种胰岛功能受损或血糖转化障碍的疾病，在全世界范围内具有庞大患者群体。每年糖尿病患者人数都以极快的速度在增加，并且越来越趋向于年轻化。糖尿病作为一种代谢障碍类的疾病，具有不可治愈性且需要终身服药。而且对于1型和重症2型糖尿病患者，只能通过注射外源性胰岛素来治疗。
当前用于治疗1型和重症2型糖尿病的方式是通过注射器或胰岛素笔进行皮下注射胰岛素。在治疗过程中无可避免地造成显著的疼痛感和皮肤损伤，导致较低的患者依从性。并且注射胰岛素的注射剂量需要按照经验来设置，可控性较差。当注射剂量过小时，达不到降血糖的效果；而当注射剂量过大时，存在治疗过度的低血糖风险，严重的可能危害患者的生命安全。因此糖尿病患者需要有更加高效和安全的治疗方式来改善现状。微针治疗是种新型的药物递送手段。因其微米级的尺寸优势，改善注射治疗给患者造成的皮肤损伤和精神负担。相比于皮下注射治疗，微针的药物递送区域为真皮层，此区域内的药物递送可以降低胰岛素的释放速率，防止治疗初期的突释现象。并且将葡萄糖响应物质添加到微针主体结构种，可以使得微针的药物释放过程具有血糖浓度依赖的特性。改善注射治疗的短效性，从而提升胰岛素释放的可控性与持续性。目前，研究人员已经制备出可以递送胰岛素的微针，用于治疗糖尿病。但是这些微针的治疗周期偏短，抵御血糖波动的能力较差。导致其在临床试验前的推动力不足。
对于微针用于糖尿病的治疗，其中有效的血糖控制时长与抵抗进食后的血糖提升是十分关键的。减少胰岛素的浪费并提升其药物利用率，是降低治理成本的迫切需要，同时缩短治疗频率和提升治疗便捷性，也是糖尿病患者的紧要需求。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法。通过以苯硼酸修饰的聚合物溶液和具有临二醇结构的聚合物溶液混合后得到的凝胶作为葡萄糖响应物质，向其中加入含有季铵盐组分的聚合物作为凝胶的交联调节物质，之后制备糖敏微针贴。制备的微针针体具有长时效的胰岛素释放周期和较强的抵抗血糖波动的能力，同时本发明的提供的微针制备方法减少了药物的浪费，避免低血糖风险。
本发明采用的技术方案是：
一、一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴：
由通过微针模具制成的糖敏微针贴附在背部贴片上制备的胰岛素释放可控型微针贴。
所述的糖敏微针包括一体成型的微针主体部分和微针针体部分，微针主体部分为片状结构，微针针体部分包括均匀阵列排布有若干针体结构，微针针体部分位于微针主体部分的一侧面上，微针主体部分的另一侧面贴附在背部贴片上。
二、一种胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，包括：
1)将含有氨基与苯硼酸的化合物溶解在纯水或有机溶液中至完全溶解，得到含有氨基与苯硼酸的化合物溶液；将含有羧基的聚合物和催化剂溶解在纯水或有机溶液中至完全溶解，得到含有羧基的聚合物溶液；将含有羧基的聚合物溶液逐滴倾倒至含有氨基与苯硼酸的化合物溶液中并均匀搅拌，常温下反应完成后依次进行透析和干燥处理后获得含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
2)将含有氨基的聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备含有氨基的聚合物溶液；将含有季铵盐基团的化合物溶解在反应溶剂中至完全溶解，制备含有季铵盐基团的化合物溶液；将含有季铵盐基团的化合物溶液逐滴倾倒至含有氨基的聚合物溶液中并均匀搅拌，在惰性气体保护下下反应完成后依次进行透析和干燥处理获得季铵盐功能化聚合物。加入含有季铵盐基团的聚合物可以调节凝胶中的交联位点和聚合物间相互作用力。
3)将步骤1)中的含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液，将步骤2)中的季铵盐功能化聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备季铵盐功能化聚合物溶液，将含有邻二醇结构的聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备含有邻二醇结构的聚合物溶液，将含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液和季铵盐功能化聚合物溶液均匀混合后获得混合溶液，将混合溶液和含有邻二醇结构的聚合物溶液均匀混合，制备具有葡萄糖浓度响应的水凝胶，水凝胶作为微针的前驱体。
4)将胰岛素药物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备胰岛素药物溶液，将胰岛素药物溶液加入步骤3)中的具有葡萄糖浓度响应的水凝胶中并混合均匀获得混合药物水凝胶，将混合药物水凝胶加入微针模具中的微针针体部分，进行离心处理，然后将步骤3)中的具有葡萄糖浓度响应的水凝胶加入微针模具中的微针主体部分，依次进行离心干燥，制备仅在微针针体部分载药的糖敏微针。
5)将糖敏微针贴附在背部贴片上，最终制备胰岛素释放可控型微针贴。
所述的步骤1)中，含有氨基与苯硼酸的化合物具体为3-氨基苯硼酸、4-氨基苯硼酸、4-氨基甲酰基苯硼酸、4-氨基-3-氟苯硼酸、4-(N,N-二甲氨基甲酰基)苯硼酸和3,4-二氨基苯硼酸频哪醇酯中的一种或多种；含有羧基的聚合物具体为海藻酸钠及其衍生物、透明质酸钠及其衍生物、丝素蛋白及其衍生物、聚赖氨酸及其衍生物和羧甲基纤维素及其衍生物中的一种或多种；催化剂具体包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS；有机溶剂为甲醇、异丙醇、无水乙醇、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
所述的步骤1)中，含有氨基与苯硼酸的化合物溶液中的含有氨基和苯硼酸基团的化合物的添加量为0.1-5g，纯水或有机溶液的用量为10-500mL；含有羧基的聚合物溶液中的含有羧基的聚合物的添加量为0.1-5g，纯水或有机溶液的用量为10-500mL；1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS的添加量均为0.01-10g，纯水或有机溶液的用量为10-500mL；含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物中的含有羧基的聚合物与含有氨基和苯硼酸基团的化合物的质量比为1：0.05-1。
所述的步骤2)中，含有氨基的聚合物为壳聚糖、乙二醇壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖和甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖中的一种或多种；含有季铵盐基团的化合物为(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、(3-羧丙基)三甲基氯化铵、三甲基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵中的一种或多种；反应溶剂为纯水、甲醇、乙醇、异丙醇、1M的氢氧化钠水溶液、0.1M盐酸水溶液中的一种或多种。
所述的步骤2)中，含有氨基的聚合物溶液中的含有氨基的聚合物的添加量为0.1-5g，溶剂的用量为10-500mL；含有季铵盐基团的化合物溶液中的含有季铵盐基团的化合物的添加量为0.1-5g，反应溶剂的用量为10-500mL；季铵盐功能化聚合物中的含有氨基的聚合物与含有季铵盐基团的化合物的质量比为1：0.05-1。
所述的步骤3)中，含有邻二醇结构的聚合物具体为聚乙烯醇及其衍生物；反应溶剂具体为纯水、无水乙醇、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
所述的含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液的浓度为5-100mg/mL，季铵盐功能化聚合物溶液的浓度为7-80mg/mL，含有邻二醇结构的聚合物溶液的浓度为10-100mg/mL。
具有葡萄糖浓度响应的水凝胶可由含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液、季铵盐功能化聚合物溶液和含有邻二醇结构的聚合物溶液中的两种或三种混合制备而成。
所述的步骤4)中，胰岛素药物具体为甘精胰岛素或门冬胰岛素；反应溶剂具体为纯水、无水乙醇、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
所述的胰岛素药物溶液中的胰岛素药物的添加量具体为0.05-500IU，模具中具有葡萄糖浓度响应的水凝胶的添加量具体为10-2000mg；离心具体为在离心转速1000-10000rpm下离心5-60min；干燥具体为将微针模具放置于干燥器中干燥12-24h并遮光保存24h；二次离心干燥后，微针模具中的水凝胶达到恒重2-100mg，最终制备获得仅在微针针体部分载药的糖敏微针。
步骤5)中，仅在微针针体部分载药的糖敏微针的微针主体部分的长度为0.2-2.5mm，底面积为0.05-5mm2。背部贴片的面积为0.02-4cm2，厚度为0.05-0.5cm。
三、一种胰岛素释放可控型微针贴的应用：
所述的胰岛素释放可控型微针用于调节血糖水平的应用。
将具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴，通过按压刺穿皮肤并用医用绷带固定在糖尿病患者的小臂内侧或者SD大鼠的侧腹部，通过控制微针种负载的胰岛素的释放速率与释放量来实现体内血糖长效调节。
本发明的有益效果是：
1、本发明的微针贴的二次浇筑的制备过程，有效控制药物在针体处的分布，减少药物的浪费。微针主体凝胶与胰岛素的简单物理混合，提升了微针中药物的负载量与定制化的添加量需求。
2、本发明的微针贴的针体材料具有良好的机械性能，且具有超高的表皮穿透性和良好的柔韧性，有利于快速刺穿治疗和皮肤内的稳固。微针主体的凝胶交联结构，起到缓慢的溶胀效果，具有更持久的药物释放时间与释放稳速性。
3、本发明的微针贴中的药物释放，具有良好的血糖浓度依赖性。体现在高血糖环境中的快速释放，与血糖浓度波动较大的环境中的释放速率自调节。快速的降糖效果但是不会引起低血糖的发生，同时可以抵御一日三餐进食后的血糖升高。实现有效的血糖控制，将血糖控制在正常范围内且血糖波动较小。并且凝胶中的功能化聚合物主体材料具有低细胞毒性和高抗菌性能。
总之，本发明制备的微针具有灵敏的和可重复的葡萄糖浓度响应性能和更加长效和持久的药物可控释放能力。制备方法简便，使用原材料的安全性高。治疗过程无痛微创，有效避免低血糖风险，提升药物的生物利用率，减少治疗时微针背部贴片中药物的残留浪费，提升治疗的安全性并减少治疗次数。并且可以在极大程度上改善患者依从性，并降低皮下注射胰岛素带来的治疗风险与副作用。
附图说明
图1为本发明实施例1的微针贴的制备流程图；
图2为本发明实施例1的微针贴的扫描电镜图，其中，图2的(a)为本发明实施例1的微针贴的微阵阵列扫描电镜图，图2的(b)为本发明实施例1的微针贴的微针结构扫描电镜图；
图3为本发明实施例2的微针贴微针压缩测试图，其中，图3的(a)为本发明实施例2的微针贴微针的压缩测试曲线图，图3的(b)为本发明实施例2的微针贴微针压缩后的显微图；
图4为本发明实施例2的微针贴治疗糖尿病SD大鼠的血糖测试图；
图5为本发明实施例3的微针贴的细胞毒性测试图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做更详尽的说明，但本发明不局限于此，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的具体实施例如下：
实施例1：
1)制备含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物部分，将0.3021g的3-氨基苯硼酸溶解在20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一混合物A；将0.7863g的分子量为50000的透明质酸钠、1.1501g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐EDC和0.6913g的N-羟基琥珀酰亚胺NHS溶解在80mL的纯水中，得到第二混合物B；将第二混合物B逐滴倾倒至第一混合物A中并均匀搅拌，磁子保持500rpm的转速，在25℃下反应12h后得到第三混合物C；将第三混合物C倒至透析袋中，在5L的纯水中进行透析3天，间隔12h换水一次，透析完成后将透析袋置于40℃的水域中旋转蒸发，将第三混合物C中的溶剂旋转蒸发减少至30mL，获得蒸发后的第三混合物C浓溶液；将蒸发后的第三混合物C浓溶液冷冻干燥完全去除溶液，得到最终固体产物，即含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
2)制备含有季铵盐基团的化合物部分，将0.4516g的壳聚糖溶解在30mL的0.1M盐酸水溶液中，得到第四混合物D；将0.1953g的(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵均匀分散在10mL的纯水中，得到第五混合物E；将第五混合物E逐滴加入至第四混合物D中；磁子保持500rpm的转速，在65℃下反应7h后得到第六混合物F。将第六混合物F倒至透析袋中，在5L的纯水中进行透析3天，间隔12h换水一次，透析完成后将透析袋置于40℃的水域中旋转蒸发，将第六混合物F中的溶剂旋转蒸发减少至10mL，获得蒸发后的第六混合物F浓溶液；将蒸发后的第六混合物F浓溶液冷冻干燥完全去除溶液，得到最终固体产物，即含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
3)制备微针的前驱体凝胶部分，将200mg的苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶解在10mL的纯水中，得到浓度为20mg/mL的苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液。将100mg的季铵盐功能化聚合物溶解在10mL的纯水中，得到浓度为10mg/mL的季铵盐功能化聚合物溶液。将200mg的聚乙烯醇溶解在10mL的纯水中，得到浓度为20mg/mL的聚乙烯醇溶液。将以上三种溶液均匀混合，得到微针的前驱体凝胶。
4)制备载药的糖敏微针针体部分，将50mg的甘精胰岛素胰岛分散在10mL的纯水中，得到浓度为5mg/mL的胰岛素溶液。如图1所示，为微针的两次浇注的制备流程图。将100μL的胰岛素溶液加入至制备好的微针的前驱体凝胶中，得到载药凝胶。取120mg的载药凝胶添加到微针模具中，在4000rpm的转速下离心30分钟；之后取出微针模具，再向其中添加200mg的不载药凝胶，继续在4000rpm的转速下离心30分钟，取出后将微针模具放置于温度为25℃的相对湿度为10％的干燥器中12小时并遮光保存24h；将干燥后微针脱模，得到18mg的载药的糖敏微针。
5)将糖敏微针贴附在背部贴片上，最终制备胰岛素释放可控型微针贴。
如图2的(a)和图2的(b)所示，为实施例1所制备的微针通过扫描电镜拍摄到排列整齐的微针阵列与饱满完整的微针结构。糖敏微针的微针主体部分的长宽均为8mm，厚度为1.75mm；每个混合凝胶针体的长度为0.563mm，针体底部宽度为0.188mm；各个混合凝胶针体在背部贴片上的阵列规格为15×15的正方形阵列；背部贴片的面积为1cm2，厚度为0.5cm。
实施例2：
1)制备含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物部分，将0.3645g的4-氨基-3-氟苯硼酸溶解在25mL的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一混合物A；将0.8659g的分子量为100000的海藻酸钠、1.2568g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐EDC和0.7789g的N-羟基琥珀酰亚胺NHS溶解在90mL的纯水中，得到第二混合物B；将第二混合物B逐滴倾倒至第一混合物A中并均匀搅拌，磁子保持500rpm的转速，在25℃下反应12h后得到第三混合物C；将第三混合物C倒至透析袋中，在5L的纯水中进行透析3天，间隔12h换水一次，透析完成后将透析袋置于40℃的水域中旋转蒸发，将第三混合物C中的溶剂旋转蒸发减少至30mL，获得蒸发后的第三混合物C浓溶液；将蒸发后的第三混合物C浓溶液冷冻干燥完全去除溶液，得到最终固体产物，即含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
2)制备含有季铵盐基团的化合物部分，将0.4666g的羧甲基壳聚糖溶解在20mL的0.1M盐酸水溶液中，得到第四混合物D；将0.2567g的(3-羧丙基)三甲基氯化铵均匀分散在10mL的纯水中，得到第五混合物E；将第五混合物E逐滴加入至第四混合物D中；磁子保持500rpm的转速，在65℃下反应7h后得到第六混合物F。将第六混合物F倒至透析袋中，在5L的纯水中进行透析3天，间隔12h换水一次，透析完成后将透析袋置于40℃的水域中旋转蒸发，将第六混合物F中的溶剂旋转蒸发减少至10mL，获得蒸发后的第六混合物F浓溶液；将蒸发后的第六混合物F浓溶液冷冻干燥完全去除溶液，得到最终固体产物，即含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
3)制备微针的前驱体凝胶部分，将250mg的苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶解在10mL的纯水中，得到浓度为25mg/mL的苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液。将120mg的季铵盐功能化聚合物溶解在10mL的纯水中，得到浓度为12mg/mL的季铵盐功能化聚合物溶液。将200mg的聚乙烯醇溶解在10mL的纯水中，得到浓度为20mg/mL的聚乙烯醇溶液。将以上三种溶液均匀混合，得到微针的前驱体凝胶。
4)制备载药的糖敏微针针体部分，将60mg的甘精胰岛素胰岛分散在10mL的纯水中，得到浓度为6mg/mL的胰岛素溶液。图1为微针的两次浇注的制备流程图。将100μL的胰岛素溶液加入至制备好的微针的前驱体凝胶中，得到载药凝胶。取120mg的载药凝胶添加到微针模具中，在4000rpm的转速下离心30分钟；之后取出微针模具，再向其中添加200mg的不载药凝胶，继续在4000rpm的转速下离心30分钟，取出后将微针模具放置于温度为25℃的相对湿度为10％的干燥器中12小时并遮光保存24h；将干燥后微针脱模，得到14mg的载药的糖敏微针。
5)将糖敏微针贴附在背部贴片上，最终制备胰岛素释放可控型微针贴。
实施例2所制备的糖敏微针的微针主体部分的长宽均为8mm，厚度为1.75mm；每个混合凝胶针体的长度为0.546mm，针体底部宽度为0.185mm；各个混合凝胶针体在背部贴片上的阵列规格为15×15的正方形阵列；背部贴片的面积为1cm2，厚度为0.5cm。
如图3的(a)所示，为微针的力学压缩性能测试，通过对微针在垂直方向的压缩，测得微针具有足够穿透皮肤表层的机械强度。并且在压缩过程中，微针可以保持良好的韧性与针体完整度。ALGP+PA为海藻酸钠与聚乙烯醇基双组分凝胶制备的微针，ALGP+HTC+P为海藻酸钠与季铵盐壳聚糖以及聚乙烯醇基三组分混合凝胶制备的微针，聚乙烯醇PV和海藻酸钠ALGP为单组分水溶液制备的微针。如图3的(b)所示，为微针压缩量程300μm的压缩后的形貌。
实施例3：
1)制备含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物部分，将0.3056g的4-氨基苯硼酸在20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，得到第一混合物A；将0.7556g的分子量为50000的聚赖氨酸、1.0025g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐EDC和0.5627g的N-羟基琥珀酰亚胺NHS溶解在60mL的纯水中，得到第二混合物B；将第二混合物B逐滴倾倒至第一混合物A中并均匀搅拌，磁子保持500rpm的转速，在25℃下反应12h后得到第三混合物C；将第三混合物C倒至透析袋中，在5L的纯水中进行透析3天，间隔12h换水一次，透析完成后将透析袋置于40℃的水域中旋转蒸发，将第三混合物C中的溶剂旋转蒸发减少至30mL，获得蒸发后的第三混合物C浓溶液；将蒸发后的第三混合物C浓溶液冷冻干燥完全去除溶液，得到最终固体产物，即含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
2)制备含有季铵盐基团的化合物部分，将0.3596g的壳聚糖溶解在15mL的0.1M盐酸水溶液中，得到第四混合物D；将0.2888g的(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵均匀分散在10mL的纯水中，得到第五混合物E；将第五混合物E逐滴加入至第四混合物D中；磁子保持500rpm的转速，在65℃下反应7h后得到第六混合物F。将第六混合物F倒至透析袋中，在5L的纯水中进行透析3天，间隔12h换水一次，透析完成后将透析袋置于40℃的水域中旋转蒸发，将第六混合物F中的溶剂旋转蒸发减少至10mL，获得蒸发后的第六混合物F浓溶液；将蒸发后的第六混合物F浓溶液冷冻干燥完全去除溶液，得到最终固体产物，即含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物。
3)制备微针的前驱体凝胶部分，将200mg的苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶解在10mL的纯水中，得到浓度为20mg/mL的苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液。将150mg的季铵盐功能化聚合物溶解在10mL的纯水中，得到浓度为15mg/mL的季铵盐功能化聚合物溶液。将200mg的聚乙烯醇溶解在10mL的纯水中，得到浓度为20mg/mL的聚乙烯醇溶液。将以上三种溶液均匀混合，得到微针的前驱体凝胶。
4)制备载药的糖敏微针针体部分，将70mg的甘精胰岛素胰岛分散在10mL的纯水中，得到浓度为7mg/mL的胰岛素溶液。图1为微针的两次浇注的制备流程图。将100μL的胰岛素溶液加入至制备好的微针的前驱体凝胶中，得到载药凝胶。取120mg的载药凝胶添加到微针模具中，在4000rpm的转速下离心30分钟；之后取出微针模具，再向其中添加200mg的不载药凝胶，继续在4000rpm的转速下离心30分钟，取出后将微针模具放置于温度为25℃的相对湿度为10％的干燥器中12小时并遮光保存24h；将干燥后微针脱模，得到18mg的载药的糖敏微针。
5)将糖敏微针贴附在背部贴片上，最终制备胰岛素释放可控型微针贴。
实施例3所制备的糖敏微针的微针主体部分的长宽均为8mm，厚度为1.75mm；每个混合凝胶针体的长度为0.564mm，针体底部宽度为0.192mm；各个混合凝胶针体在背部贴片上的阵列规格为15×15的正方形阵列；背部贴片的面积为1cm2，厚度为0.5cm。
如图4所示，将微针贴作用于SD大鼠，进行血糖调控的活体测试。对比于未治疗的糖尿病大鼠，微针治疗组可以有效降低血糖，并使其血糖水平保持在正常范围内达到至少43小时。对比于皮下注射治疗的糖尿病大鼠，微针治疗组可以有效避免胰岛素过度释放产生的低血糖。Diabetes rats为糖尿病组，MN1为微针治疗组1，MN2为微针治疗组2，SI-INS为皮下注射治疗组，Healthy rats为健康组。如图5所示，将微针主体的凝胶材料的浸提液，与大鼠的成纤维细胞L929共培养检测其对细胞的毒性与杀伤作用。Control组为阴性对照组，20％DMSO为阳性对照组，其余为不同浓度的实验组。结果表明四种浓度下的浸提液的细胞存活率都在85％以上，没有呈现出明显的细胞毒性。证实将微针作用于体内，具有较好的生物安全性。
本发明制备的具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴具有可重复的葡萄糖浓度响应能力以及长效的胰岛素可控释放过程。微针贴可以负载≥20IU的胰岛素，至少能够满足普通糖尿病患者43小时的药剂需求量。通过对微针主体凝胶中的组分配比的调节，可以使得微针具有足够刺穿皮肤机械强度的同时，也保持一定的韧性，防止微针在治疗过程中的折断损耗。当微针刺穿皮肤，到达真皮层时，其中苯硼酸修饰的聚合物可以与葡萄糖分子产生特异性结合，改变凝胶的溶胀情况，释放包覆在内部的胰岛素。当血糖浓度降低时，凝胶的孔隙也对应缩小，降低胰岛素释放量。当间质液中的葡萄糖浓度进一步提升，聚乙烯醇与苯硼酸基团形成的动态凝胶网络再次溶胀，使得胰岛素继续释放。此释放阶段具有可逆性于和重复性，因此呈现出了对不同梯度葡萄糖浓度的响应性。并且基于以上缓慢溶解的凝胶为主体的微针，能够在48小时内进行长效的血糖控制。减少糖尿病治疗中的频繁注射，提升患者的依从性。通过两次浇筑的加工工艺，减少了胰岛素在存留微针背部贴片中的浪费情况。细胞毒性测试也初步证实了微针主体基材的良好生物相容性于生物安全性，为其临床应用奠定研究基础。

Claims (10)

1.一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴，其特征在于：由通过微针模具制成的糖敏微针贴附在背部贴片上制备的胰岛素释放可控型微针贴。
2.根据权利要求1所述的具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴，其特征在于：所述的糖敏微针包括一体成型的微针主体部分和微针针体部分，微针主体部分为片状结构，微针针体部分包括均匀阵列排布有若干针体结构，微针针体部分位于微针主体部分的一侧面上，微针主体部分的另一侧面贴附在背部贴片上。
3.根据权利要求1-2任一所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于，包括：
1)将含有氨基与苯硼酸的化合物溶解在纯水或有机溶液中至完全溶解，得到含有氨基与苯硼酸的化合物溶液；将含有羧基的聚合物和催化剂溶解在纯水或有机溶液中至完全溶解，得到含有羧基的聚合物溶液；将含有羧基的聚合物溶液逐滴倾倒至含有氨基与苯硼酸的化合物溶液中并均匀搅拌，常温下反应完成后依次进行透析和干燥处理后获得含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物；
2)将含有氨基的聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备含有氨基的聚合物溶液；将含有季铵盐基团的化合物溶解在反应溶剂中至完全溶解，制备含有季铵盐基团的化合物溶液；将含有季铵盐基团的化合物溶液逐滴倾倒至含有氨基的聚合物溶液中并均匀搅拌，反应完成后依次进行透析和干燥处理获得季铵盐功能化聚合物。
3)将步骤1)中的含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液，将步骤2)中的季铵盐功能化聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备季铵盐功能化聚合物溶液，将含有邻二醇结构的聚合物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备含有邻二醇结构的聚合物溶液，将含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液和季铵盐功能化聚合物溶液均匀混合后获得混合溶液，将混合溶液和含有邻二醇结构的聚合物溶液均匀混合，制备具有葡萄糖浓度响应的水凝胶；
4)将胰岛素药物加入到反应溶剂中至完全溶解，制备胰岛素药物溶液，将胰岛素药物溶液加入步骤3)中的具有葡萄糖浓度响应的水凝胶中并混合均匀获得混合药物水凝胶，将混合药物水凝胶加入微针模具中的微针针体部分，进行离心处理，然后将步骤3)中的具有葡萄糖浓度响应的水凝胶加入微针模具中的微针主体部分，依次进行离心干燥，制备仅在微针针体部分载药的糖敏微针；
5)将糖敏微针贴附在背部贴片上，最终制备胰岛素释放可控型微针贴。
4.根据权利要求3所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中，含有氨基与苯硼酸的化合物具体为3-氨基苯硼酸、4-氨基苯硼酸、4-氨基甲酰基苯硼酸、4-氨基-3-氟苯硼酸、4-(N,N-二甲氨基甲酰基)苯硼酸和3,4-二氨基苯硼酸频哪醇酯中的一种或多种；含有羧基的聚合物具体为海藻酸钠及其衍生物、透明质酸钠及其衍生物、丝素蛋白及其衍生物、聚赖氨酸及其衍生物和羧甲基纤维素及其衍生物中的一种或多种；催化剂具体包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS；有机溶剂为甲醇、异丙醇、无水乙醇、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中，含有氨基与苯硼酸的化合物溶液中的含有氨基和苯硼酸基团的化合物的添加量为0.1-5g，纯水或有机溶液的用量为10-500mL；含有羧基的聚合物溶液中的含有羧基的聚合物的添加量为0.1-5g，纯水或有机溶液的用量为10-500mL；1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS的添加量均为0.01-10g，纯水或有机溶液的用量为10-500mL；含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物中的含有羧基的聚合物与含有氨基和苯硼酸基团的化合物的质量比为1：0.05-1。
6.根据权利要求3所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中，含有氨基的聚合物为壳聚糖、乙二醇壳聚糖、羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖和甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖中的一种或多种；含有季铵盐基团的化合物为(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、(3-羧丙基)三甲基氯化铵、三甲基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵中的一种或多种；反应溶剂为纯水、甲醇、乙醇、异丙醇、1M的氢氧化钠水溶液、0.1M盐酸水溶液中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中，含有氨基的聚合物溶液中的含有氨基的聚合物的添加量为0.1-5g，溶剂的用量为10-500mL；含有季铵盐基团的化合物溶液中的含有季铵盐基团的化合物的添加量为0.1-5g，反应溶剂的用量为10-500mL；季铵盐功能化聚合物中的含有氨基的聚合物与含有季铵盐基团的化合物的质量比为1：0.05-1。
8.根据权利要求3所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中，含有邻二醇结构的聚合物具体为聚乙烯醇及其衍生物；反应溶剂具体为纯水、无水乙醇、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；
所述的含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液的浓度为5-100mg/mL，季铵盐功能化聚合物溶液的浓度为7-80mg/mL，含有邻二醇结构的聚合物溶液的浓度为10-100mg/mL；
具有葡萄糖浓度响应的水凝胶可由含有苯硼酸的葡萄糖响应型聚合物溶液、季铵盐功能化聚合物溶液和含有邻二醇结构的聚合物溶液中的两种或三种混合制备而成。
9.根据权利要求3所述的胰岛素释放可控型微针贴的制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中，胰岛素药物具体为甘精胰岛素或门冬胰岛素；反应溶剂具体为纯水、无水乙醇、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；
所述的胰岛素药物溶液中的胰岛素药物的添加量具体为0.05-500IU，模具中具有葡萄糖浓度响应的水凝胶的添加量具体为10-2000mg；离心具体为在离心转速1000-10000rpm下离心5-60min；干燥具体为将微针模具放置于干燥器中干燥12-24h并遮光保存24h；二次离心干燥后，微针模具中的水凝胶达到恒重2-100mg，最终制备获得仅在微针针体部分载药的糖敏微针。
10.根据权利要求1-2任一所述的胰岛素释放可控型微针贴或者如权利要求3-9任一所述的制备方法制备获得的胰岛素释放可控型微针贴的应用，其特征在于：所述的胰岛素释放可控型微针用于调节血糖水平的应用。
CN202311144245.7A 2023-09-06 2023-09-06 一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法 Pending CN117258127A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311144245.7A CN117258127A (zh) 2023-09-06 2023-09-06 一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311144245.7A CN117258127A (zh) 2023-09-06 2023-09-06 一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117258127A true CN117258127A (zh) 2023-12-22

Family

ID=89220545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311144245.7A Pending CN117258127A (zh) 2023-09-06 2023-09-06 一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117258127A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Preparation, properties and challenges of the microneedles-based insulin delivery system
Jin et al. Insulin delivery systems combined with microneedle technology
Li et al. Iontophoresis-driven porous microneedle array patch for active transdermal drug delivery
Chen et al. Controlled Delivery of Insulin Using Rapidly Separating Microneedles Fabricated from Genipin‐Crosslinked Gelatin
KR101881609B1 (ko) 피부 치료용 미세침 집적형 제제
JP2012505164A (ja) 相転移重合体マイクロニードル
US20230364402A1 (en) Core-shell microneedle devices and uses thereof
CN114601918B (zh) 一种葡萄糖响应胰岛素微针贴片及其制备方法
CN111138687A (zh) 一种可注射葡萄糖响应自愈水凝胶、其制备方法及应用
Zeng et al. Fabrication of gelatin methacryloyl hydrogel microneedles for transdermal delivery of metformin in diabetic rats
Zong et al. Design and development of insulin microneedles for diabetes treatment
CN113230388A (zh) 含胰岛素负载的苯硼酸基ε-聚赖氨酸的微针贴及制备方法
CN112641931A (zh) 艾塞那肽微针的制备方法
CN110538136A (zh) 一种用于经皮递送难溶性药物的胶束复合凝胶微针的制备
CN112912047A (zh) 用于闭环胰岛素递送的具有葡萄糖响应基质的微针阵列贴片
Liu et al. “Smart” Matrix Microneedle Patch Made of Self‐Crosslinkable and Multifunctional Polymers for Delivering Insulin On‐Demand
Zhang et al. Rapidly separable microneedle patch for the controlled and sustained release of 5-fluorouracil
Jana et al. Fabrication of carboxymethylcellulose-gelatin dissolving microneedle patch for pain-free, efficient, and controlled transdermal delivery of insulin
CN117258127A (zh) 一种具有血糖浓度响应的胰岛素释放可控型微针贴及其制备方法
Wang et al. Progress in the preparation and evaluation of glucose-sensitive microneedle systems and their blood glucose regulation
KR102227989B1 (ko) 미세 구조체 기반 약물 주입장치 및 이의 제조 방법
Yadav et al. Modulation of physicochemical properties of polymers for effective insulin delivery systems
GhavamiNejad et al. Transdermal drug delivery via microneedle patches
CN115920222A (zh) 微针及其制备方法、微针贴片及其制备方法
CN212141151U (zh) 一种用于胰岛素传递的可自动调控释放速率的微针贴

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