CN1748809A - 磁致热协同电助透皮给药器 - Google Patents

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磁致热协同电助透皮给药器是一种用于从皮肤表面给药的装置，涉及生物医学工程中的透皮给药技术。该给药器由背面保护外壳(1)、粘贴层(2)、磁性凝胶基质药库(3)、电极(4)、平面线圈(5)所组成；在背面保护外壳(1)内的上部设有电极(4)，在背面保护外壳(1)内的下部设有粘贴层(2)，在粘贴层(2)的上面设有平面线圈(5)，背面保护外壳(1)与粘贴层(2)组成的内部空间是磁性凝胶基质药库(3)。平面线圈(5)有一个或多个，分别与外部的中高频磁场发生电路相接，该线圈匝数为3－30匝，线圈外经为30－60毫米。通过结合外加交变磁场与磁性水凝胶可进一步加大药物的透皮量。

Description

磁致热协同电助透皮给药器
技术领域
本发明是一种用于从皮肤表面给药的装置，涉及生物医学工程中的透皮给药技术。
背景技术
透皮给药安全可控，是无创给药的新途径，有着广阔的市场前景。由于皮肤的屏障作用，使大多数药物.即使剂量低、疗效高的药物，透皮渗透速度也难以满足治疗需要。因此克服皮肤屏障作用，促进药物在一定时间内透皮渗透达到治疗量，是许多药物透皮给药系统研究的关键问题之一。
现有的透皮药物限于小分子低浓度，角质层屏障使大多数药物难以通过或难以达到有效浓度和有效速率。透皮给药的关键在于促进药物渗透，使药物透皮吸收进毛细血管。主要的手段有：使用化学促渗剂，对药物进行化学修饰制成前体药物，使用物理方法和将药物载体增加药物透过皮肤。这些方法的原理大致分为三种：改变角质层结构，外力驱动药物，将药物进行修饰或包裹。这些技术或器件使用的总目的是增加通过皮肤的药物透过量，调节透皮速率和扩大药物范围，并且不引起皮肤的刺激作用等。
电助透皮给药是物理方法驱动药物透皮技术中的一个重要门类，包括离子导入、电穿孔以及驻极体(静电场)方法等。其中，离子导入法是至今发展起来的一种非常有力的透皮促进手段，它利用电流将离子药物经由电极定位导入皮肤附属器。当两个电极与皮肤接触，电源的电子流到达药物贮库转变成药物离子流，离子流通过皮肤，再回到皮肤进入回流系统。药物输运量与通过电荷成比例，取决于电流强度，持续时间和电极面积。通过控制电流可以程序给药，例如控制给药速率，控制给药和停药，选择连续或脉冲给药等。影响离子导入的因素有药物，电流和pH。美国FDA已经批准Vyteris公司的利多卡因(Lidocaine)离子渗透型透皮释药系统(LidoSite Topical System)上市，它可在预定的时间内(数分钟至数日)控制药物释放。也有研究将用离子交换纤维ion-exchange fiber作为离子药物的储存器，结合离子导入法，结果表明可以控制和促进药物的释放。
电助透皮给药因为极化、或者需要高电场等原因，在增大药物透过量以及控制透过速率等方面还存在着一定的改善空间。由于最近新材料技术以及微细加工技术的不断进步，为我们带来可以进行相关提高的很大可能，由此可以为透皮给药技术的进步注入新的内容。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种磁致热协同电助透皮给药器，该给药器采用平面线圈结合磁性凝胶基质在药库部分形成一个温度提高的区域，结合电助透皮给药，可增强药物透过的量，并可结合线圈中间磁场强度的调节、频率的调节等达到药物透过速率的调节。
技术方案：本发明的磁致热协同电助透皮给药器由背面保护外壳、粘贴层、磁性凝胶基质药库、电极、平面线圈所组成；在背面保护外壳内的上部设有电极，在背面保护外壳内的下部设有粘贴层，在粘贴层的上面设有平面线圈，背面保护外壳与粘贴层组成的内部空间是磁性凝胶基质药库。
平面线圈有一个或多个，分别与外部的中高频磁场发生电路相接，该线圈匝数为3-30匝，线圈外经为30-60毫米。磁性凝胶基质药库中的磁性凝胶由高分子材料混合纳米磁性材料构成，或者采用高分子单体结合磁性纳米材料后聚合获得。磁性纳米材料包括纳米磁性铁氧体、纳米镍、纳米钴、纳米铁材料；高分子材料包括聚异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺类水凝胶聚合物、聚乙二醇、壳聚糖基质。
主要内容包括在电场驱动离子导入药物的基础上，将原来的水凝胶药库改变为(超顺磁)磁性凝胶药库，在靠近粘贴层处(靠近皮肤处)布置一组或多组平面线圈，该平面线圈外接中高频磁场发生电路，通过该装置可在药库中根据交变磁场下，超顺磁凝胶发热的原理形成一个热区(药库)，可依据具体的药物性质和透皮要求，设置磁场强度、频率以及结合磁性凝胶等性质，控制升高的温度。结合温度升高以及靠近皮肤给药区域的交变磁场，可达到提高透皮给药量、降低给药时间，以及进一步控制给药速率的目的。该装置适用于离子型药物，如盐酸利多卡因，普萘洛尔、维拉帕米、纤维蛋白酶、胰岛素、肝素等。
平面线圈部分包括：金、银、铜及外面包覆镍、钴金属线条的线圈，单组线圈匝数3-30，外经30-60毫米，可采用3～4组平面线圈。
磁性水凝胶可包括高分子材料混合纳米磁性(超顺磁性)材料或者采用高分子单体结合纳米磁性材料后聚合获得。磁性纳米材料包括磁性铁氧体(四氧化三铁、三氧化二铁)、纳米镍、钴、铁等材料；高分子材料包括卡波普、海藻酸钠、聚异丙基丙烯酰胺(PIPAAm)等聚丙烯酰胺类水凝胶聚合物、聚乙二醇、壳聚糖基质等。
线圈中温度控制的交变磁场参数范围：平面线圈中心场强：：几十毫奥斯特量级以上；频率200-800kHz。(1KA/m＝12.56Oe)。
有益效果：
通过结合外加交变磁场与磁性水凝胶可进一步加大药物的透皮量；
控制磁场激励电路参数以及磁性材料、高分子材料的比例以及相关结构，可能达到控制释放或者控制透皮速率的目的。
附图说明
图1是磁致热给药部件的结构框图。
图2是磁致热协同电助透皮给药器件结构示意图
图3是控制器部分的结构框图。
图4是外接磁场激励电路框图。
具体实施方式
本发明的磁致热协同电助透皮给药器由背面保护外壳1、粘贴层2、磁性凝胶基质药库3、电极4、平面线圈5所组成；在背面保护外壳1内的上部设有电极4，在背面保护外壳1内的下部设有粘贴层2，在粘贴层2的上面设有平面线圈5，背面保护外壳1与粘贴层2组成的内部空间是磁性凝胶基质药库3。以利多卡因药物透皮为例，
1.控制器部分：由微处理器、LED显示器、电极脱落检测电路、报警电路、电源等组成，系统具备以下功能：
①通过按键确定导入药物的成分，系统将根据药物类型自动选择药物导入方式(离子导入，电致孔+离子导入)、电流波形及工作频率，如：对于利多卡因，系统将确定工作方式为频率为10Hz左右的脉冲直流电；
②通过按键确定工作时间和输出信号的强度；
③参数确定完毕，系统自动检测体表阻抗并自动进行调节；
④系统开启软启动程序，即输出信号的强度由小逐步变大，以使人体有一个适应过程；
⑤系统根据所给参数定时给药
⑥给药过程的自动控制
⑦给药过程实时监控，当发生电极与皮肤接触不良或有脱落现象时，系统将暂停工作(即电极处无输出)并自动保存当前数据，同时启动报警系统。当检测到电极与皮肤接触良好后，系统将根据所保存的数据按照所选定的方案继续进行工作。
⑧系统给药结束时自动关闭并且语音提示
磁性凝胶部分：
磁性凝胶基质药库3中的磁性凝胶由高分子材料混合纳米磁性材料构成，或者采用高分子单体结合磁性纳米材料后聚合获得。磁性纳米材料包括纳米磁性铁氧体、纳米镍、纳米钴、纳米铁材料；高分子材料包括聚异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺类水凝胶聚合物、聚乙二醇、壳聚糖基质。
采用常用的共沉淀方法制备超顺磁性的氧化铁纳米粒子，产物通过磁分离洗涤4次后，用水稀释成3g/l水基Fe3O4磁性液体，然后用盐酸调节pH＝3，在搅拌条件下按总铁量的5％加入谷氨酸进行表面修饰，搅拌4h后，磁分离洗涤4次，最后用水稀释成20g/l浓度的稳定的水基Fe3O4/Glu磁性液体。
选择医用卡波普2940或海藻酸钠作为形成凝胶的高分子基质。于2％卡波普2940溶胀液50ml中加入50ml Fe3O4/Glu磁性液体，或于4％海藻酸钠50ml溶液中加入50ml Fe3O4/Glu磁性液体，调节pH为6-7，然后通过蒸发水分或加入电解质形成包含氧化铁纳米粒子的高分子凝胶，即磁性凝胶。
结合平面线圈产生药库中交变磁场部分：
平面线圈可采用一般微细加工制备平面元件的方式，平面线圈5有一个或多个，分别与外部的中高频磁场发生电路相接，该线圈匝数为3-30匝，线圈外经为30-60毫米。直接做在粘贴层背面，或者在硅、树脂基片上完成，待基片减薄后帖服于粘贴层背面。线圈引线通过线架再经背面保护外壳(塑料)引出连接于外接磁场激励电路。
该外接磁场激励电路的主要参数为：如工作电流值上限定为5安培，正常工作时，依据频率的改变，工作电流值的变化较大，一般在0.3～5A之间。工作频率根据设计要求，可以分段选择，范围为200k～850kHz。线圈中温度控制的交变磁场参数范围：平面线圈中心场强：毫奥斯特量级以上；频率200-800kHz。

Claims (4)

1.一种磁致热协同电助透皮给药器，其特征在于该给药器由背面保护外壳(1)、粘贴层(2)、磁性凝胶基质药库(3)、电极(4)、平面线圈(5)所组成；在背面保护外壳(1)内的上部设有电极(4)，在背面保护外壳(1)内的下部设有粘贴层(2)，在粘贴层(2)的上面设有平面线圈(5)，背面保护外壳(1)与粘贴层(2)组成的内部空间是磁性凝胶基质药库(3)。
2.根据权利要求1所述的磁致热协同电助透皮给药器，其特征在于平面线圈(5)有一个或多个，分别与外部的中高频磁场发生电路相接，该线圈匝数为3-30匝，线圈外经为30-60毫米。
3.根据权利要求1所述的磁致热协同电助透皮给药器，其特征在于磁性凝胶基质药库(3)中的磁性凝胶由高分子材料混合纳米磁性材料构成，或者采用高分子单体结合磁性纳米材料后聚合获得。
4.根据权利要求3所述的磁致热协同电助透皮给药器，其特征在于磁性纳米材料包括纳米磁性铁氧体、纳米镍、纳米钴、纳米铁材料；高分子材料包括聚异丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺类水凝胶聚合物、聚乙二醇、壳聚糖基质。
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