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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines mehrere Microstrukturen, insbesondere Micronadeln, aufweisenden Patches.
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Bei den herzustellenden Microstrukturen handelt es sich vorzugsweise um Micronadeln, die insbesondere in einem Micronadelarray angeordnet sind. Micronadeln werden eingesetzt, um Wirkstoffe direkt in die Haut, auch als intradermale Verabreichung bezeichnet, abzugeben. Hierzu weisen die Micronadeln gerade eine derartige Länge auf, um lediglich in die äußeren Hautschichten einzudringen, jedoch vorzugsweise Nerven und Blutgefäße nicht zu erreichen und somit diese unverletzt zu belassen. Nichtsdestotrotz erzeugen Micronadeln kleine Löcher in den oberen Hautschichten, wodurch die Wirkstoffaufnahme gegenüber einer rein äußerlichen Auftragung von Wirkstoffen auf die Haut signifikant erhöht ist.
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Micronadelarrays, die eine Vielzahl von Micronadeln, beispielsweise angebracht an einer Trägerfläche, aufweisen, können zur kurzfristigen Verabreichung oder zur langfristigen Applikation verwendet werden. Eine bevorzugte Möglichkeit der Wirkstoffabgabe, von den Mikronadeln in die Haut besteht darin, dass sich wirkstoffaufweisende Bereiche der Mikronadeln oder die gesamte Micronadel auf- bzw. ablösen und derart über die Haut vom Körper aufgenommen werden. Hierzu sind die Micronadeln insbesondere, zumindest teilweise, aus wasserlöslichen Stoffen bzw. Materialien hergestellt. Neben der direkten Wirkstoffabgabe durch die Micronadeln an sich ist es auch möglich, dass die Micronadeln Poren oder Hohlräume aufweisen oder als Hohlnadeln ausgebildet sind, um derart eine Wirkstoffabgabe an die Haut zu ermöglichen. Darüber hinaus können Micronadeln an sich auch wirkstofffrei sein. Hierbei kann dann beispielsweise ein äußeres Auftragen des Wirkstoffs auf die Außenseite der Micronadeln erfolgen oder erst nach dem Entfernen der Micronadeln von der Haut eine wirkstoffhaltige Substanz auf die entsprechende Hautstelle aufgetragen werden, um derartige Wirkstoffe mittels Einsatz von Micronadeln zu verabreichen.
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Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Micronadelarrays wird eine den entsprechenden Wirkstoff enthaltende Flüssigkeit bzw. eine entsprechende Formulierung auf eine Matrize gegossen. Die insbesondere aus Silikon hergestellte Matrize weist eine Vielzahl von die Nadeln ausbildenden Kavitäten auf. Die Größe von Mikronadelarrays ist von der Größe der Matrizen abhängig. Diese ist, insbesondere um ein Ausformen des Micronadelarrays zweckmäßig durchführen zu können, beschränkt. Übliche Größen derartiger Matrizen liegen im Bereich von 1 bis 2 cm2.
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Bei größerflächigen Anwendungen besteht somit die Problematik, dass mehrere einzelne Micronadelarrays auf die Haut aufgebracht werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines mehrere Microstrukturen aufweisenden Patches zu schaffen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 9.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines mehrere Microstrukturen aufweisenden Patches. Bei den Microstrukturen handelt es sich insbesondere um eine Vielzahl von Nadeln aufweisende Micronadelarrays. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens eine, beispielsweise aus Silikon oder einem anderen insbesondere elastischen Material hergestellte Matrize auf. Die Matrize weist eine Vielzahl von Vertiefungen auf, die zur Herstellung der Microstruktur, insbesondere des Micronadelarrays, dienen. Die Vertiefungen sind hierbei insbesondere als Pyramiden mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt oder konisch mit rundem Querschnitt ausgebildet. Ferner weist die Vorrichtung eine mit einer Klebeschicht versehene Trägerschicht auf. Hierzu kann die Vorrichtung eine Haltevorrichtung aufweisen, die die entsprechende Trägerschicht hält. Die Trägerschicht dient zur Aufnahme mehrerer Microstrukturen, die von der Klebeschicht gehalten werden.
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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Hubeinrichtung auf. Mit Hilfe der Hubeinrichtung ist es möglich, eine Relativbewegung, insbesondere in horizontaler Richtung, zwischen der mindestens einen Matrize und der Trägerschicht durchzuführen. Hierdurch ist es möglich, ein in der Matrize angeordnetes Micronadelarray gegen die Klebeschicht der Trägerschicht zu drücken, so dass das Micronadelarray an der Trägerschicht haftet und hierdurch aus der Matrize, insbesondere durch Bewegen der Matrize, weg von der Trägerschicht entformt werden kann.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Verschiebeeinrichtung auf. Die Verschiebeeinrichtung dient zur insbesondere horizontalen Verschiebung der Trägerschicht relativ zu der mindestens einen Matrize. Hierdurch ist es möglich, dass mehrere Microstrukturen nebeneinander auf der Trägerschicht angeordnet werden. Dies erfolgt derart, dass die Trägerschicht und/oder die mindestens eine Matrize verschoben wird und dann mit Hilfe der Hubeinrichtung wiederum die zwischenzeitlich in der Matrize hergestellte Microstruktur gegen die Trägerschicht gedrückt wird und über die Klebeschicht an der Trägerschicht haftet. Hierdurch ist es möglich, schrittweise nacheinander mehrere Microstrukturen an der Trägerschicht anzuordnen. Hierdurch entsteht ein Patch mit mehreren Microstrukturen, insbesondere Micronadelarrays.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Matrizen nebeneinander vorgesehen. Diese werden gleichzeitig oder nacheinander mit einer entsprechenden Formulierung befüllt. Nach entsprechendem Aushärten können die Matrizen insbesondere gleichzeitig durch die Hubeinrichtung relativ zur Trägerschicht verschoben werden, so dass insbesondere gleichzeitig mehrere Microstrukturen an der Klebeschicht der Trägerschicht haften und durch Zurückziehen der Matrizen oder Anheben der Trägerschicht entformt werden. Hierdurch ist es möglich, insbesondere gleichzeitig mehrere einzelne Microstrukturen an einer gemeinsamen Trägerschicht anzuordnen und hierdurch wiederum ein Patch mit mehreren Microstrukturen auszubilden.
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Vorzugsweise können die beide vorstehenden Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, so dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl eine Verschiebeeinrichtung aufweist als auch mehrere Matrizen nebeneinander vorgesehen sind.
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Vorzugsweise kann die Hubeinrichtung derart ausgebildet sein, dass beim Vorsehen mehrerer Matrizen diese gleichzeitig verschoben bzw. bewegt werden. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Trägerschicht nicht auf die Matrize zu bewegt wird, sondern die Trägerschicht stationär ist und die insbesondere mehreren Matrizen mit einer gemeinsamen Hubeinrichtung gegen die Trägerschicht gedrückt werden. Dies erfolgt insbesondere von unten gegen eine Trägerschicht, deren Kleberschicht in Richtung der Matrizen weist.
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Die Hubeinrichtung weist in einer bevorzugten Weiterbildung vorzugsweise je Matrize einen Stößel auf. Sofern nur eine einzige Matrize vorgesehen ist, weist die Hubeinrichtung nur einen Stößel auf. Bei mehreren Stößeln sind diese vorzugsweise beispielsweise über ein Basiselement miteinander verbunden und können somit über die Hubeinrichtung gleichzeitig bewegt werden. Die Stößel sind jeweils in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet, wobei die Aufnahmeeinrichtung insbesondere als Hohlzylinder ausgebildet ist und die Stößel umgibt. Die Aufnahmeeinrichtung trägt die Matrize. In einer als Hohlzylinder ausgebildeten Aufnahmeeinrichtung kann eine aus elastischem Material, insbesondere Silikon, hergestellte Matrize über eine Öffnung der Aufnahmeeinrichtung gestülpt und mit dieser insbesondere in einem Randbereich verbunden werden. Mit Hilfe des innerhalb der Aufnahmeeinrichtung angeordneten Stößels kann die Matrize von der Aufnahmeeinrichtung weg bewegt werden. Dies ist auf Grund der elastischen Matrize möglich, so dass diese weiterhin mit dem Randbereich der Aufnahmeeinrichtung verbunden bleibt. Durch diese Bewegung kann auf einfache Weise die in der Matrize hergestellte Microstruktur gegen die Klebeschicht der Trägerschicht gedrückt werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der mindestens eine Stößel eine ebene Oberseite auf. Diese liegt an einer Unterseite der Matrize vorzugsweise an, wenn die Microstruktur durch Dosieren der Formulierung hergestellt wird. Nach dem Trocknen der Formulierung und somit einer fertig ausgebildeten Microstruktur kann durch ein Weiterbewegen des mindestens einen Stößels ein elastisches Verformen der Matrize und ein entsprechendes Bewegen der Microstruktur in Richtung der Trägerschicht erfolgen.
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Vorzugsweise sind mehrere Stößel vorgesehen, die beispielsweise beim Basiselement miteinander verbunden sind und gemeinsam bewegt werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines mehrere Microstrukturen aufweisenden Patches wird in bevorzugter Ausführungsform mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, insbesondere gemäß der bevorzugten Weiterbildungen, durchgeführt. Erfindungsgemäß erfolgt in einem ersten Schritt ein Dosieren einer Formulierung in Vertiefungen mindestens einer Matrize. Bei der Formulierung handelt es sich insbesondere um eine Wirkstoff enthaltende Flüssigkeit. Je nach Herstellung und Aufbau der Microstruktur können nacheinander mehrere Flüssigkeiten dosiert werden, so dass eine zwei- oder mehrschichtige Struktur entsteht. Hierbei weist insbesondere eine obere Schicht keinen Wirkstoff auf.
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Anschließend erfolgt ein Bewegen der mindestens einen Matrize relativ zu einer Trägerschicht. Die Trägerschicht weist eine Klebeschicht auf, gegen die die Microstruktur gedrückt wird, so dass die Microstruktur an der Trägerschicht haftet. Vorzugsweise ist die Trägerschicht stationär und es erfolgt nur ein Bewegen der mindestens einen Matrize in Richtung der Trägerschicht.
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Im nächsten Schritt kann ein insbesondere horizontales Verschieben der Trägerschicht relativ zu der mindestens einen Matrize erfolgen, wobei sodann der vorstehend beschriebene Schritt des Bewegens der mindestens einen Matrize relativ zur Trägerschicht wiederholt wird, um mindestens eine weitere Microstruktur neben der bereits an der Trägerschicht haftenden Microstruktur anzuordnen.
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Alternativ oder zusätzlich können mehrere Matrizen vorgesehen sein, die gleichzeitig bewegt werden.
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Insbesondere durch mehrfaches Durchführen der Verfahrensschritte werden Patches hergestellt, die mehrere Microstrukturen aufweisen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt ein Einschieben mindestens eines Stößels in eine Aufnahmeeinrichtung, die vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist. Die Aufnahmeeinrichtung hält die Matrize. Das Einschieben des mindestens einen Stößels erfolgt hierbei derart, dass eine Oberseite des Stößels an der Unterseite der Matrize anliegt. Nach dem Dosieren der Formulierung kann sodann mit Hilfe des gleichen Stößels die Matrize in Richtung der Trägerschicht bewegt werden. Vorzugsweise sind hierbei wie vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Stößel miteinander verbunden und können gleichzeitig bewegt werden. Unabhängig davon, ob ein einzelner Stößel oder mehrere Stößel gleichzeitig bewegt werden, erfolgt hierdurch vorzugsweise ein elastisches Verformen der von der Aufnahmeeinrichtung gehaltenen Matrize.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vorstehend zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische, stark vereinfachte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position und
- 2 die in 1 dargestellte Vorrichtung in einer zweiten Position.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in einem vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel eine als Hohlzylinder ausgebildete Aufnahmeeinrichtung 10 auf. Die Aufnahmeeinrichtung dient zur Aufnahme einer Matrize 12. Hierzu weist die Aufnahmeeinrichtung an ihrem oberen Ende einen ringförmigen Ansatz bzw. Kragen 14 auf. Dieser wird von der Matrize 12 umgriffen, so dass die Matrize 12 über den Kragen 14 gestülpt ist. Die Matrize 12 weist an einer Oberseite 16 eine Vielzahl nicht dargestellter, insbesondere pyramidenförmiger Vertiefungen auf. Diese dienen zur Ausbildung der Nadeln der Microstruktur.
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Innerhalb des Hohlzylinders 10 ist ein Stößel 18 angeordnet. Der Stößel 18 ist mit einer Hubeinrichtung 20 verbunden, um in Richtung eines Pfeils 22 im dargestellten Ausführungsbeispiel horizontal bewegt werden zu können. In einem ersten Schritt wird zur Herstellung der Microstruktur, insbesondere des Micronadelarrays, wie durch einen Pfeil 24 dargestellt, eine Formulierung, d.h. eine Wirkstoff enthaltende Flüssigkeit auf die Oberseite 16 der Matrize 12 dosiert. Gegebenenfalls können nacheinander mehrere Flüssigkeiten, die jeweils nur teilweise einen Wirkstoff aufweisen, auf die Oberseite 16 der Matrize 12 zur Ausbildung mehrerer Schichten dosiert werden. Anschließend erfolgt ein Trocknen der Flüssigkeit, so dass die entsprechende Microstruktur ausgebildet ist.
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Mit Hilfe der Hubeinrichtung 20 wird, wie in 2 dargestellt, die Matrize 12 elastisch verformt und in Richtung einer Trägerschicht 26 bewegt. Die Trägerschicht 26 weist an einer Unterseite 28 eine Klebeschicht auf. Mit Hilfe der Hubeinrichtung 20 wird der Stößel 18 derart bewegt, dass das in der Matrize ausgebildete Micronadelarray gegen die Klebeschicht gedrückt wird. Nach einem Zurückziehen des Stößels in 2 nach unten gelangt auf Grund der elastischen Verformung auch die Matrize wieder in die in 1 dargestellte Position. Hierdurch erfolgt ein Entformen des Micronadelarrays. Dieses haftet auf Grund des Vorsehens der Klebeschicht an der Trägerschicht 16 an. Nach dem Zurückziehen des Stößels 18 und der entsprechenden Entformung des Micronadelarrays wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die Trägerschicht mit Hilfe einer nicht dargestellten Verschiebeeinrichtung, wie einem Transportband, in Richtung eines Pfeils 30 bewegt. Schematisch dargestellt sind an der Unterseite 28 der Trägerschicht 16 zwei hieran anhaftende Micronadelarrays 32. Da somit an der Klebeschicht der Trägerschicht 26 mehrere Micronadelsarrays 32 anhaften, ist ein entsprechendes Patch ausgebildet.
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Die Verschiebeeinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Trägerschicht 26 nicht nur linear in Richtung des Pfeils 30, sondern auch senkrecht zur Zeichenebene verschoben werden kann. Hierdurch ist es möglich, mehrere Reihen oder Gruppen an Micronadelarrays 32 an der Trägerschicht anzuordnen.
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Des Weiteren ist es möglich, dass eine Gruppe mit mehreren Vorrichtungen, wie in 1 dargestellt, vorgesehen ist. Diese weist sodann mehrere Matrizen 12 auf, die nebeneinander angeordnet sind. Die einzelnen Stößel 18 dieser mehreren Vorrichtungen können über ein Basiselement oder eine gemeinsame Hubeinrichtung 20 miteinander verbunden sein. Es ist somit möglich, sodann gleichzeitig mehrere Matrizen entsprechend der in 2 dargestellten Position elastisch zu verformen und somit gleichzeitig mehrere Micronadelarrays an der Klebeschicht der Trägerschicht anzuordnen. Eine entsprechende Gruppe mehrerer entsprechend der in 1 dargestellten Vorrichtung aufgebauten Vorrichtungen kann in mehreren Reihen, Zeilen oder anders angeordnete Vorrichtungen aufweisen, so dass gegebenenfalls eine derartige Gruppe bereits sämtliche Micronadelarrays eines Patches umfasst.
