CN210494886U

CN210494886U - 一种可溶性滚轮微针装置

Info

Publication number: CN210494886U
Application number: CN201920815695.7U
Authority: CN
Inventors: 郭新东; 张小朋
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种可溶性滚轮微针装置，包括：滚轴、粘附在滚轴上的可溶性微针阵列层，可溶性微针阵列层与滚轴之间的粘结层；所述可溶性微针阵列层表面设置有不同阵列形式的微针，微针的针体中心线与滚轴外圆周表面法线的夹角在0‑30度之间。可溶性滚轮微针装置的微针尖端载有药物，当微针在皮肤滚动时，由于皮肤表皮层的阻碍作用，微针的尖端部位会迅速断裂于皮肤中，从而达到给药的目的。本实用新型制备工艺简单，操作方便，适用于医疗、美容等工业和行业的批量生产和商业应用。

Description

一种可溶性滚轮微针装置

技术领域

本实用新型属于经皮给药技术领域，具体来说，涉及一种可溶性滚轮微针装置。

技术背景

经皮给药系统是指通过皮肤给药使其达到局部或全身治疗的一种给药方式，是除了口服和注射给药系统之外的第三大给药系统。经皮给药具有无痛、使用便捷等优点，因此被广泛的用于医学领域。典型的经皮给药方式有膏药贴剂、外敷药膏等，但是由于皮肤角质层的阻碍作用，从而限制了药物的吸收效率，并且一些大分子药物很难通过皮肤角质层进入皮下。鉴于上述经皮给药的局限性，微针给药这种新型的经皮给药方式受到了广泛的研究。微针是具有一定形状和一定高度(微米尺寸)的突起结构，可以刺入皮肤的表皮层，不触及皮肤真皮层，因此具有无痛、药物渗透率高、使用方便等优点，而且相比传统的经皮给药方式，微针给药突破了药物分子量的局限性，可以用于输送疫苗、蛋白质等大分子药物。

微针主要分为固体微针、可溶性微针、涂层微针、空心微针、溶胀型微针五大类。其中可溶性微针的基质材料采用聚乙烯醇等可溶性聚合物制备而成，与皮肤间隙液接触可快速溶解并释放药物，并且使用后无尖锐的生物垃圾，因此近些年可溶性微针在美容行业、医学领域等受到了广泛的重视。目前可溶性微针主要是以贴片的方式使用，即可溶性微针阵列针尖朝上均匀分布于平面底座，也就是所说的可溶性微针贴片。为了便于脱模和存储，可溶性微针贴片的底座材质一般采用聚甲醛或者聚甲基丙烯酸甲酯等具有一定强度的板材。可溶性微针贴片的使用也较为方便，只需施加一定的力将微针贴片在给药部位按压几分钟，待微针阵列溶解后揭掉底座即可。虽然使用方便，但是这种贴片式的可溶性微针仍然存在一些缺点：(1)微针底座一般选用具有一定强度的材料，微针底座弯曲困难，因此在有突起的皮肤处(如颧骨处肌肤)使用时，底座不能很好的与皮肤贴合，使得部分与皮肤未接触的微针无法刺入皮肤，从而影响微针的给药效率；(2)对于需要大面积给药的病症，如牛皮癣等皮肤病，由于皮肤的弹性变形，大片的微针贴片给药比较困难。此外，微针贴片的面积过大时，导致给药时微针贴片受力不均，贴片边缘处的微针不易刺入皮肤，从而影响给药效率。

在US 9358376 B2、US 9504813 B2、CN 203379477 U、CN 203989456 U1等专利中，也提出了滚轮微针的概念，但其材料主要选用的是不锈钢或者陶瓷、玻璃等不可溶且具有一定强度的材料。给药的方法是先用滚轮微针在皮肤上滚动一周，在皮肤上创建微孔通道，然后将药物涂抹在微针处理的皮肤部位，药物通过微孔渗入进入皮下，被皮肤吸收后达到给药的目的。这种方法利用微针创建微孔，突破了皮肤表皮层的阻碍作用，使药物能够经过微孔通道进入皮下。但是由于微针在皮肤上创建的微孔通道会在较短的时间内愈合，因此渗透的药物量有限，尤其对于一些蛋白质等大分子药物的输送具有一定的局限性，并且制备成本比较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种便于给药的可溶性滚轮微针装置。

技术方案如下：

一种可溶性滚轮微针装置，包括：滚轴、粘附在滚轴上的可溶性微针阵列层，可溶性微针阵列层与滚轴之间的粘结层；所述可溶性微针阵列层表面设置有不同阵列形式的微针，微针的针体中心线与滚轴外圆周表面法线的夹角在0-30度之间。

进一步的，所述微针包括针体和药物部分，针体材料由可溶性聚合物制成，针体的端部载有药物。

进一步的，所述滚轴为实心圆柱体结构或空心的管状结构中的任意一种，由金属、聚合物、玻璃或陶瓷中的任意一种制成。

进一步的，所述滚轴为直径为1-100毫米，滚轴长度为1-50厘米的实心圆柱体结构，或者内径为0.5-50毫米，外径为1-100毫米，滚轴长度为1-50厘米的空心管状结构。

进一步的，所述粘结层由粘料、胶黏剂、双面胶中的任意一种构成。

与现有的技术相比，本实用新型所述的可溶性滚轮微针装置，制备工艺简单，操作方便，可以输送蛋白质等大分子药物，避免了大片微针给药时皮肤变形受力不均等问题，弥补了微针贴片使用的局限性。在滚动滚轴时，微针刺入皮肤后受到皮肤阻力而断裂，尖端载药部分留在皮下，从而达到给药效果，操作简单，方便患者使用。

附图说明

图1是可溶性滚轮微针装置的制备流程示意图；

图2是可溶性滚轮微针装置的结构示意图；

图3是不同设计结构的可溶性滚轮微针装置全貌图与截面结构示意图。

图4是微针的放大图；

图5是猪皮实验效果图；

图6是大鼠活体皮肤实验效果图。

附图标记说明：

1-可溶性微针阵列层；2-粘结层；3-滚轴。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型提供的可溶性滚轮微针装置进行详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。

本实用新型提供了一种可溶性滚轮微针装置，包括：滚轴、粘附在滚轴上的可溶性微针阵列层，可溶性微针阵列层与滚轴之间的粘结层；所述可溶性微针阵列层表面设置有不同阵列形式的微针，微针的针体中心线与滚轴外圆周表面法线的夹角在0-30度之间。微针包括针体和药物部分，针体材料由可溶性聚合物制成，针体的端部载有药物。滚轴为实心圆柱体结构或空心的管状结构中的任意一种，由金属、聚合物、玻璃或陶瓷中的任意一种制成。滚轴可以为直径为1-100毫米，滚轴长度为1-50厘米的实心圆柱体结构，或者内径为0.5-50毫米，外径为1-100毫米，滚轴长度为1-50厘米的空心管状结构。粘结层可以由粘料、胶黏剂、双面胶中的任意一种构成。

上述可溶性滚轮微针装置的制备方法如下：将水溶性高分子材料溶解在超纯水中，得到浓度为5-50wt％高分子溶液，或者向高分子溶液中加入其它助剂，形成高分子溶液和助剂的混合液，所述的混合液中高分子溶液的浓度为5-50wt％，且混合液中助剂的浓度低于高分子的浓度；用移液枪移取配制好的药物溶液涂覆于消毒后的干净微针模板上，抽真空5-40分钟后回收模板表面多余药物，继续抽真空5-20分钟使药物中水分挥发且使药物集中于模板端部；在涂有药物的微针模板上涂覆配制的高分子溶液或高分子与助剂的混合液，继续真空处理0.5-2小时，然后停止抽真空，并取下微针模板放于室温下自然干燥6-8小时；将医用无毒的粘料、胶黏剂或双面胶粘贴于滚轴外圆周表面，然后将粘有粘结层的滚轴沿着微针阵列一端边缘水平向前滚动至该微针阵列另外一端边缘，滚动一周即可得到可溶性滚轮微针装置。将脱模后的可溶性滚轮微针装置置于真空干燥箱中干燥6-12小时后存储备用。

实施例1可溶性滚轮微针装置的制备过程

1、微针模板的制备：将聚二甲基硅氧烷预聚物和固化剂按质量比为10:1进行混合，充分搅拌均匀后放置于真空干燥箱中通过抽真空去除溶液中的大量气泡；30分钟后将去除气泡的溶液缓慢倒入水平放置的有机玻璃容器中；室温静置5分钟后将装溶液的有机玻璃容器置于60℃的烘箱中加热；60℃加热8小时后停止加热，待温度降至室温后即从容器中取出固化了的聚二甲基硅氧烷薄片，利用激光刻蚀机雕刻出圆锥形的微针模板。

2、高分子溶液的配制：将分子量为9000-10000的聚乙烯醇、蔗糖、超纯水按照质量比为8:6:15的比例配制浓度为27.6wt％聚乙烯醇高分子溶液。

3、模型药物：选用浓度为2mg/ml磺酰罗丹明B水溶液。

4、可溶性微针阵列层的制备和装置的组装：室温下，用移液枪吸取100微升配制好的模型药物涂覆于消毒后的洁净微针模板上，抽真空10分钟后移除表面多余药物，继续抽真空15分钟，当药物集中在模板端部后再涂覆一层步骤2中配制的聚乙烯醇溶液，抽真空1小时后即可停止抽真空，然后在室温下放置6-8小时后，将粘附医用级透明双面胶的空心的医用级聚丙烯塑料管沿着微针阵列一端边缘水平向前滚动至该微针阵列另外一端边缘，滚动一周即可得到可溶性滚轮微针装置。然后将脱模后的可溶性滚轮微针装置放置于真空干燥箱中干燥8小时后存储备用。可溶性滚轮微针阵列层的制备和装置的组装的具体步骤如图1所示。

如图2所示，上述过程制备得到的可溶性滚轮微针装置包括滚轴3(空心的医用级聚丙烯塑料管)、粘附在滚轴上的可溶性微针阵列层1，表面上的微针尖端载药，可溶性微针阵列层1与滚轴3之间的粘结层2(医用级透明双面胶)。

微针形状为圆锥体结构。制备了三种不同阵列的可溶性微针阵列层1：15×15、15×25和15×35，微针的针体高度为600微米，微针底径为300微米，两相邻微针的中心间距为800微米。

可溶性微针阵列层1的制备材料为27.6wt％的聚乙烯醇(分子量为9000-10000)；微针尖端载有的药物是浓度为2mg/mL的磺酰罗丹明B模型药物；滚轴还可以是聚乙烯材质的空心管状结构，其外径为4毫米，内径为2毫米，管长度为5厘米。

效果验证

1、猪皮刺入实验

取一块新鲜的去毛猪皮置于实验台桌面，用75％的酒精溶液消毒，并用无尘纸吸去猪皮表面多余水分。将实施例1中的可溶性滚轮微针装置放置于处理后的猪皮表面，在滚轴两端施力，水平向前匀速滚动滚轮微针装置，滚动一周后停止，立即观察微针刺入效果。结果见图5。对比可溶性滚轮微针装置给药前后的图片，可观察到给药后的滚轮微针有明显的断裂平台。观察滚轮微针装置给药部位的猪皮，可明显看到微针刺入皮肤后留下的孔洞，孔洞数目与可溶性滚轮微针装置的微针阵列数目一致，表明制备的可溶性滚轮微针可以全部刺入猪皮中。5分钟后用酒精棉片擦拭猪皮给药部位的表面，几乎没有药物被擦除掉，并且沿着针孔部位纵切后观察刺入部位的剖面图，可见药物被输送至皮下，说明针尖上的药物进入了皮内。

2、大鼠皮肤刺入实验

选择周龄为6-8周的SD健康大鼠，用剃须刀剔除其背部的毛发，用异氟烷麻醉后放置于实验操作台，将实施例1中的可溶性滚轮微针装置沿着剃毛部位水平向前匀速滚动一周后停止滚动，立即观察微针的刺入效果以及给药后不同时间的药物扩散和微针创建的微孔通道愈合情况。测试结果见效果图6。利用手持显微镜可以明显的观察到滚轮微针装置滚动之后微针尖端部位断裂于大鼠被刺部位的皮肤中。给药30分钟时，给药部位粉色的模型药物变淡，说明在给药30分钟左右部分药物已进入皮下被吸收。60分钟时，大鼠给药部位形成的微孔基本愈合，肉眼几乎看不到粉色的模型药物，说明大部分药物已进入皮下被吸收。

3、可溶性滚轮微针装置给药效率测试

取一定数目15×15阵列、15×25阵列、15×35阵列的可溶性滚轮微针装置，测定微针的载药量。为了测试实施例1中不同阵列的可溶性滚轮微针装置的给药效率，选择周龄为6-8周的SD健康大鼠，用剃须刀剔除其背部的毛发，用异氟烷麻醉后放置于实验操作台。分别将不同阵列的可溶性滚轮微针装置沿着大鼠皮肤剃毛部位水平向前匀速滚动一周后停止滚动。收集给药后的微针测量药物残余量。给药效率为微针载药量w₀和药物残余量w₁的差值与微针载药量w₀的比值，结果用百分数表示。测试结果为：15×15阵列、15×25阵列、15×35阵列的可溶性滚轮微针装置给药效率分别为84.17％、82.65％和83.25％。

由上述实施例和验证实验可见，本实用新型提供的可溶性滚轮微针装置，制备工艺简单，操作方便，可以输送蛋白质等大分子药物，避免了大片微针给药时皮肤变形受力不均等问题，弥补了微针贴片使用的局限性。在滚动滚轴时，微针刺入皮肤后受到皮肤阻力而断裂，尖端载药部分留在皮下，从而达到给药效果，操作简单，方便患者使用。

上面结合实施例对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种可溶性滚轮微针装置，其特征在于，包括：滚轴、粘附在滚轴上的可溶性微针阵列层，可溶性微针阵列层与滚轴之间的粘结层；所述可溶性微针阵列层表面设置有不同阵列形式的微针，微针的针体中心线与滚轴外圆周表面法线的夹角在0-30度之间。

2.根据权利要求1所述可溶性滚轮微针装置，其特征在于，所述微针包括针体和药物部分，针体材料由可溶性聚合物制成，针体的端部载有药物。

3.根据权利要求1或2所述可溶性滚轮微针装置，其特征在于，所述滚轴为实心圆柱体结构或空心的管状结构中的任意一种，由金属、聚合物、玻璃或陶瓷中的任意一种制成。

4.根据权利要求3所述可溶性滚轮微针装置，其特征在于，所述滚轴为直径为1-100毫米，滚轴长度为1-50厘米的实心圆柱体结构，或者内径为0.5-50毫米，外径为1-100毫米，滚轴长度为1-50厘米的空心管状结构。

5.根据权利要求4所述可溶性滚轮微针装置，其特征在于，所述粘结层由粘料、胶黏剂、双面胶中的任意一种构成。