DE112006001487T5

DE112006001487T5 - A polymeric microneedle array and apparatus and method of making the same

Info

Publication number: DE112006001487T5
Application number: DE112006001487T
Authority: DE
Inventors: Eng Hoo Teddy Ong; Zhen Jun Tao
Original assignee: Nanyang Polytechnic
Current assignee: Nanyang Polytechnic
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2008-07-03
Also published as: WO2006132602A1; SG128494A1

Abstract

Gerät zur Herstellung eines polymeren Mikronadelarrays, umfassend:
ein Umformwerkzeug mit einer umgebenden Wand, so dass eine Höhlung und ein Boden, der in ein Ende der umgebenden Wand integriert ist, gebildet werden, wobei der Boden einen Array von Öffnungen aufweist,
ein oberes Formwerkzeug mit einem Array von Löchern, die gegenüber den Öffnungen in dem Umformwerkzeug ausgerichtet sind, und
ein Array von Mikrostiften, die durch den Array von Öffnungen des Umformwerkzeugs und den Array von Löchern des oberen Formwerkzeugs hindurch bewegt werden können,
dabei, wenn ein polymerer Werkstoff auf den Boden der Höhlung des Umformwerkzeugs gegeben wird, das obere Formwerkzeug und das Umformwerkzeug geschlossen werden, so dass sämtliche Luftzwischenräume versiegelt werden und anschließend die Mikrostifte durch die Löcher hindurch in das Polymer eindringen, was zur Formung von Mikronadeln um die Mikrostifte herum führt.Apparatus for making a polymeric microneedle array comprising:
a forming tool having a surrounding wall such that a cavity and a bottom integrated into one end of the surrounding wall are formed, the bottom having an array of openings,
an upper mold having an array of holes aligned with the openings in the forming tool, and
an array of micro-pins that can be moved through the array of orifices of the forming tool and the array of holes of the upper mold,
thereby, when a polymeric material is placed on the bottom of the cavity of the forming die, the upper die and the forming die are closed so that all air gaps are sealed and then the micro-pins penetrate through the holes into the polymer, resulting in the formation of microneedles the micro-pins leads around.

Description

Fachgebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Medikamentenzufuhrgeräte und -technologien und im besonderen auf polymere Mikronadelarrays und Gerät und Verfahren zur Herstellung derselben.The The present invention generally relates to drug delivery devices and technologies, and more particularly polymeric microneedle arrays and apparatus and method of making the same.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Zufuhr von Medikamenten besitzt eine kritische Bedeutung bei medizinischen Behandlungen und verschiedene Medikamente können über unterschiedliche Zufuhrwege zugeführt werden. Beispielsweise können flüssige Medikamente durch subkutane Injektion mit einer Nadel zugeführt werden. Die subkutane Injektion ist zwar direkt und effektiv, sie verursacht aber Schmerzen und Gewebeschädigungen, wenn die bei der Injektion verwendete Nadel eine große Abmessung besitzt, was auf die Histologie der Haut zurückzuführen ist. Die menschliche Haut besteht aus drei Schichten. Die äußerste Schicht wird Stratum corneum (SC) genannt und besteht aus totem Gewebe mit einer Dicke von ungefähr 10–15 μm. Diese Schicht stellt häufig das Haupthindernis für einen Transport von Flüssigkeit in den Körper dar. Die Schicht unter der SC wird lebendige Epidermis (Engl. viable epidermis, VE) genannt, wobei die VE eine Dicke von ungefähr 50–100 μm besitzt, und enthält lebende Zellen, aber keine Blutgefäße und nur wenige Nerven. Die Schicht unterhalb der VE wird Dermis genannt und ist ungefähr 1– 3 mm dick, wobei die Dermis den Großteil des Volumens der Haut ausmacht und Nerven und Blutgefäße enthält.The Drug delivery has a critical importance in medical Treatments and different medications can be different Feeding paths are supplied. For example, you can liquid medication by subcutaneous injection with a Needle be supplied. The subcutaneous injection is indeed direct and effective, but it causes pain and tissue damage, if the needle used in the injection has a large size Has dimension, due to the histology of the skin is. The human skin consists of three layers. The outermost layer is called stratum corneum (SC) and consists of dead tissue with a thickness of about 10-15 microns. These Shift often represents the major obstacle to one Transport of fluid into the body. The Layer beneath the SC becomes living epidermis (Engl. Viable epidermis, Called VE), wherein the VE has a thickness of about 50-100 microns has, and contains living cells, but no blood vessels and only a few nerves. The layer below the VE becomes dermis called and is about 1-3 mm thick, the Dermis makes up the bulk of the skin and skin Contains nerves and blood vessels.

Im Bereich der Medizin werden Subkutannadeln häufig zur Injektion in die menschliche Haut und zur Extraktion aus der menschlichen Haut verwendet. Im allgemeinen haben Subkutannadeln einen relativ großen Durchmesser. Eine herkömmliche Nadel besitzt beispielsweise eine Länge von ungefähr 20–50 mm und einen Durchmesser von 0,5–0,7 mm und kann leicht bis in die Dermis der Haut eindringen, was Schmerzen und Gewebeschädigungen verursacht.in the The field of medicine subcutaneous needles are often for injection into the human skin and for extraction from the human Skin used. In general, hypodermic needles have a relative big diameter. A conventional needle possesses for example, a length of about 20-50 mm and a diameter of 0.5-0.7 mm and can be easily penetrate into the dermis of the skin, causing pain and tissue damage caused.

Außerdem hat die gezielte Arzneimittelzufuhr bzw. die Anwendung eines oder mehrerer Arzneimittel in einer hohen Konzentration in einem speziellen Zielgebiet im Körperinnern eine überragende Bedeutung beim Kampf gegen Tumoren, Stenoserezidive und ähnliche lebensbedrohliche medizinische Zustände erlangt. Es wäre beispielsweise sehr zu wünschen, Medikamente bei der angioplastischen Operation in die Plaquestellen zuzuführen. Offensichtlich können herkömmliche Subkutannadeln bei solchen Operationen nicht eingesetzt werden.Furthermore has the targeted drug intake or the application of one or several medicines in a high concentration in a special one Target area inside the body a paramount importance in the fight against tumors, stenosis recurrences and the like life-threatening medical conditions. It would be For example, much to be desired, drugs in angioplasty surgery into the plaque areas. Obviously you can conventional hypodermic needles in such operations not be used.

Es sind bestimmte Versuche unternommen worden, Medikamentenzufuhrgeräte zu konstruieren und herzustellen, die in der Lage sind, Medikamente direkt und effektiv zuzuführen, ohne Schmerzen und Gewebeschädigungen zu verursachen. Außerdem könnten diese gewünschten Medikamentenzufuhrgeräte dazu verwendet werden, Medikamente zu bestimmten Stellen im Innern des Körpers zuzuführen. Der Mikronadelarray ist eines der gewünschten Medikamentenzufuhrgeräte. Bei Bezugnahme im vorliegenden Schriftstück bedeutet der Begriff "Mikronadelarray" eine Mehrzahl von länglichen Strukturen mit einer ausreichenden Länge, um durch die Hautschicht des Stratum corneum und die epidermale Schicht hindurch zu dringen, die aber trotzdem kurz genug sind, um nicht in die dermale Schicht einzudringen. Wenn von einem Teil der Haut die toten Zellen völlig oder zum größten Teil entfernt worden sind, könnte natürlich eine Mikronadel mit einer winzigen Länge verwendet werden, um das lebendige epidermale Gewebe zu erreichen.It Certain attempts have been made to drug delivery devices to design and manufacture, who are able to take medicines directly and deliver effectively without pain and tissue damage to cause. Besides, these could be desired Drug delivery devices are used to medication to supply to certain places inside the body. Of the Micronadelarray is one of the desired drug delivery devices. When referring in the present document means Term "microneedle array" a plurality of elongate ones Structures of sufficient length to pass through Skin layer of the stratum corneum and the epidermal layer therethrough to penetrate, but still short enough to not in the dermal Penetrate layer. If from a part of the skin the dead cells completely or for the most part removed Of course, a microneedle could have been with a tiny length used to make the living to reach epidermal tissue.

Ein Mikronadelarray könnte Abmessungen im Bereich von 1 cm² haben und ein Vielfaches von zehn, Hunderte oder sogar Tausende Mikronadeln beinhalten, so dass eine erforderliche Menge eines Arzneimittels/einer Flüssigkeit injiziert/extrahiert werden kann, obwohl jede einzelne Mikronadel einen relativ kleinen Durchmesser besitzt. Die Verwendung von Mikronadelarrays ist mit großen Vorteilen verbunden, da die intrakutane Arzneimittelzufuhr auf eine schmerzlose Weise, was zu einer verbesserten Therapietreue des Patienten führt, und ohne Blutungen erreicht werden kann. Darüber hinaus können die Patienten die Arzneimittelzufuhrgeräte ohne größeren Schulungsaufwand selbsttätig anwenden.A microneedle array could have dimensions in the range of 1 cm ² and include a multiple of ten, hundreds or even thousands of microneedles so that a required amount of drug / liquid can be injected / extracted even though each individual microneedle has a relatively small diameter. The use of microneedle arrays has great advantages because the intracutaneous drug delivery can be achieved in a painless manner, resulting in improved patient compliance and without bleeding. In addition, patients can self-administer the drug delivery devices without much training.

Polymere Werkstoffe sind zur Herstellung von Mikronadelarrays geeignet. Mit den derzeit verfügbaren Techniken können die polymeren Mikronadelarrays jedoch nicht auf eine kostengünstige Weise hergestellt werden. Beispielsweise ist für den Spritzguss von Mikronadelarrays eine teure, spezielle Spritzgussmaschine erforderlich. Darüber hinaus werden in der US 2002/0020688 A1 Herstellungsverfahren zur Schaffung von Mikronadelarrays aus Kunststoff, einschließlich "Selbstformung", Mikroformung, Mikroformstanzung und Mikroinjektionstechniken, offengelegt. Bei all diesen Techniken wird ein Formwerkzeug benötigt, das einen Mikrosäulenarray enthält, damit die geschmolzenen Kunststoffwerkstoffe die dem Mikrosäulenarray entsprechenden Mikronadeln formen.Polymeric materials are suitable for the production of microneedle arrays. However, with the techniques currently available, the polymeric microneedle arrays can not be manufactured in a cost effective manner. For example, the injection molding of microneedle arrays requires an expensive special injection molding machine. In addition, in the US 2002/0020688 A1 Process for the creation of plastic micro-needle arrays, including "self-molding", micro-molding, microforming and microinjection techniques, disclosed. All of these techniques require a mold tool that includes a microcolumn array to allow the molten plastic materials to form the microneedles corresponding to the microcolumn array.

Daher besteht ein dringender Bedarf für die Verbesserung von Gerät und Verfahren zur Herstellung von Mikronadelarrays.Therefore there is an urgent need for improvement of Apparatus and method for manufacturing microneedle arrays.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die vorliegende Erfindung legt ein Gerät zur Herstellung eines polymeren Mikronadelarrays vor. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Gerät ein Umformwerkzeug mit einer umgebenden Wand, so dass eine Höhlung und ein Boden, der in ein Ende der umgebenden Wand integriert ist, gebildet werden, wobei der Boden einen Array von Öffnungen aufweist, ein oberes Formwerkzeug mit einem Array von Löchern, die gegenüber den Öffnungen in dem Umformwerkzeug ausgerichtet sind; und einer Halteplatte mit einer Platte und einem Array von Mikrostiften, die auf der Platte integriert sind, so dass die Mikrostifte gemeinsam mit der Platte nach oben oder unten bewegt werden können.The The present invention provides a device for producing a polymeric microneedle arrays. In one embodiment In the present invention, the apparatus comprises a forming tool with a surrounding wall, leaving a cavity and a Soil integrated into one end of the surrounding wall is formed with the bottom having an array of openings, an upper mold with an array of holes that opposite the openings in the forming tool are aligned; and a holding plate with a plate and a Array of micro-pins that are integrated on the plate, so that move the micro-pins together with the plate up or down can be.

Darüber hinaus legt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines polymeren Mikronadelarrays unter Verwendung des hierin vorgelegten Geräts vor. Das Verfahren umfasst die Schritte des Vorlegens von polymeren Werkstoffen in die Höhlung des Umformwerkzeugs, des Schließens des oberen Formwerkzeugs und des Umformwerkzeugs, des abwärts Bewegens der Mikrostifte, der Aushärtung der geschmolzenen polymeren Werkstoffe, des Zurücknehmens des oberen Formwerkzeugs, des Zurückziehens der Stifte und des Erhalts des polymeren Mikronadelarrays.About that In addition, the present invention provides a method of preparation of a polymeric microneedle array using the present invention Device before. The method includes the steps of presenting of polymeric materials in the cavity of the forming tool, the closing of the upper mold and the forming tool, moving down the micro-pins, curing of molten polymeric materials, of taking back the upper mold, the retraction of the pins and obtaining the polymeric microneedle array.

Darüber hinaus legt die vorliegende Erfindung einen unter Verwendung des hierin vorgelegten Geräts hergestellten polymeren Mikronadelarray vor. Die vorliegende Erfindung legt außerdem ein Medikamentenzufuhrgerät für die Zufuhr von flüssigen und/oder fein gepulverten Medikamenten vor, wobei das Medikamentenzufuhrgerät einen mit dem Gerät gemäß Anspruch 1 hergestellten polymeren Mikronadelarray umfasst, und einen mit dem polymeren Mikronadelarray verbundenen Medikamentenvorratsbehälter, so dass die Medikamente auf diese Weise in dem Medikamentenvorratsbehälter aufbewahrt werden können und für die Zufuhr durch die Mikronadeln hindurch verfügbar sind.About that In addition, the present invention provides a method using the polymeric microneedle array fabricated herein in front. The present invention also provides a drug delivery device for the supply of liquid and / or finely powdered Drugs, wherein the drug delivery device a manufactured with the device according to claim 1 polymeric microneedle array, and one with the polymeric microneedle array connected drug reservoir, so the drugs be stored in the drug reservoir in this way can and for the feed through the microneedles through are available.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Mikronadelarrays im wesentlichen scharfe Spitzen haben können, wodurch das Durchdringen der Hautschicht des Stratum corneum erleichtert wird.One Advantage of the present invention is that the microneedle arrays may have sharp points, causing the Penetration of the skin layer of the stratum corneum is facilitated.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Mikronadeln der Mikronadelarrays verschiedene Abmessungen und Gestaltungen aufweisen können. Durch Änderung des Designs des Umformwerkzeugs können Mikronadeln mit unterschiedlicher Geometrie und Gestaltung geformt werden, beispielsweise pyramidenförmige Nadeln.One Another advantage of the present invention is that the microneedles the microneedle arrays have different dimensions and designs can. By changing the design of the forming tool can be microneedles with different geometry and Design are shaped, for example, pyramidal Needles.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Fabrikationsverfahren keinen kostenaufwändigen Mikrobearbeitungsprozess beinhaltet oder eine spezielle Mikroinjektionsmaschine benötigt, was zu niedrigen Fabrikationskosten im Vergleich zu anderen bekannten Technologien führt.One Another advantage of the present invention is that the fabrication process does not involve a costly micromachining process or a special microinjection machine needed what at low manufacturing costs compared to other known ones Technologies leads.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Fabrikation weniger Schritte erforderlich macht, was zur leichteren Umsetzung führt.One Another advantage of the present invention is that the fabrication less steps required, resulting in easier implementation leads.

Die Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den Begleitzeichnungen ersichtlich.The Objects and advantages of the invention are apparent from the following detailed description of preferred embodiments same in connection with the accompanying drawings.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei auf ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszahlen Bezug genommen wird.in the The following are preferred embodiments according to the present invention described with reference to the figures, with reference to similar elements with like reference numerals is taken.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht des Geräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.

2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Medikamentenzufuhrgeräts, dessen polymerer Mikronadelarray gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. 2 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a drug delivery device whose polymeric microneedle array is fabricated in accordance with one embodiment of the present invention.

3 zeigt eine eigentliche Mikronadel in einem Mikronadelarray aus Polypropylen (PP). 3 shows an actual microneedle in a microneedle array of polypropylene (PP).

4 zeigt eine andere Mikronadel aus Polyvinylchlorid (PVC). 4 shows another microneedle made of polyvinyl chloride (PVC).

Eingehende Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung wird möglicherweise durch Bezugnahme auf die folgende eingehende Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen der Erfindung leichter verständlich.The The present invention may be understood by reference to the following detailed description of certain embodiments the invention easier to understand.

Die Bezugnahme auf eine Veröffentlichung in der vorliegenden Anmeldung bedeutet jeweils, dass die Offenlegungen dieser Veröffentlichungen in ihrer Gesamtheit durch die Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht werden, um den Stand der Technik, auf den die Erfindung sich bezieht, umfassender zu beschreiben.The Reference to a publication in the present Registration in each case means that the disclosures of these publications in their entirety by reference to a component of present application to the prior art, to which the invention relates to describe more fully.

In der nachfolgenden eingehenden Beschreibung werden spezielle Einzelheiten vorgegeben, um ein eingehendes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Diesbezüglich wird dem Fachmann auf diesem Fachgebiet jedoch bewusst sein, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese speziellen Einzelheiten durchgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden gut bekannte Methoden, Verfahren, Komponenten und Werkstoffe nicht in allen Einzelheiten beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unverständlich werden zu lassen.In the following detailed description, specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the invention. In this regard, however, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific ones Details can be done. In other instances, well-known methods, methods, components, and materials have not been described in detail so as not to obscure the present invention.

Die vorliegende Erfindung legt ein Gerät und Verfahren zur Herstellung von polymeren Mikronadelarrays vor. Im folgenden wird Bezug genommen auf 1, in der eine schematische Querschnittsansicht des Geräts zur Herstellung des polymeren Mikronadelarrays gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Das Gerät umfasst ein Umformwerkzeug 10, ein oberes Formwerkzeug 20 und eine Halteplatte 30 mit einem Array von Präzisionsmikrostiften 32. Das Umformwerkzeug 10 umfasst eine umgebende Wand 11 und einen Boden mit Kühlkanälen 12, Heizkanälen 13 und einem Array von Öffnungen. Die umgebende Wand 11 ist so konfiguriert, dass sie zwei Funktionen besitzt. Zum einen hält sie die zu polymeren Mikronadelarrays umzuformenden polymeren Werkstoffe, wenn die polymeren Werkstoffe geschmolzen werden. Zum anderen bietet sie einen Adapter für die umgeformten polymeren Mikronadelarrays, so dass diese mit dem Medikamentenvorratsbehälter für Zufuhrzwecke verbunden werden können. Die Kühlkanäle 12 und die Heizkanäle 13 können alternierend in der Unterfläche des Umformwerkzeugs angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Kühl- und Heizkanäle in einem konformen Profil vorgelegt, das den Array von Öffnungen umgibt. Die Heizkanäle und Kühlleitungen können auf der Unterfläche des Umformwerkzeugs 10 oder im Innern des Umformwerkzeugs 10 gelegen sein. Es ist anzumerken, dass die Abmessungen der Öffnungen, durch die hindurch die polymeren Mikronadeln gebildet werden, von den Konfigurationen der Kanäle bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform werden die Kühl- und Heizkanäle in dem selben Umformgerät vorgelegt, so dass das Gerät einen gleichförmig über den Boden des Umformwerkzeugs verteilten Heiz- und Kühlungsprozess aufweist. Die Kühl- und Heizkanäle können auf jede geeignete Weise umgesetzt werden, die dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig ist.The present invention provides an apparatus and method for making polymeric microneedle arrays. In the following, reference is made to 1 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the apparatus for manufacturing the polymeric microneedle array according to one embodiment of the present invention. The device includes a forming tool 10 , an upper mold 20 and a holding plate 30 with an array of precision micro-pins 32 , The forming tool 10 includes a surrounding wall 11 and a floor with cooling channels 12 , Heating channels 13 and an array of openings. The surrounding wall 11 is configured to have two functions. On the one hand, it keeps the polymer materials to be formed into polymer microneedle arrays when the polymeric materials are melted. Second, it provides an adapter for the reshaped polymeric microneedle arrays so that they can be connected to the drug reservoir for delivery purposes. The cooling channels 12 and the heating channels 13 may be arranged alternately in the lower surface of the forming tool. In another embodiment, the cooling and heating channels are presented in a conformal profile surrounding the array of openings. The heating channels and cooling lines can be on the lower surface of the forming tool 10 or inside the forming tool 10 be located. It should be noted that the dimensions of the openings through which the polymeric microneedles are formed are determined by the configurations of the channels. In one embodiment, the cooling and heating channels are presented in the same forming device, so that the device has a uniformly distributed over the bottom of the forming tool heating and cooling process. The cooling and heating channels may be implemented in any suitable manner known to those skilled in the art.

Das obere Formwerkzeug 20 umfasst eine Umformplatte 21 mit einem Array von Löchern, die gegenüber den Öffnungen des Umformwerkzeugs ausgerichtet sind, wenn das obere Formwerkzeug und das Umformwerkzeug geschlossen sind, sowie einen Array von runden Vorsprüngen 22, der das Auslaufen des geschmolzenen polymeren Werkstoffs in die Löcher des oberen Formwerkzeugs verhindern kann, das Eindringen der Mikrostifte (an späterer Stelle zu besprechen) aber erlaubt. Der runde Vorsprung 22, ein kreisrunder Vorsprung, wird dazu verwendet, Druck auf den geschmolzenen polymeren Werkstoff auszuüben. An die Druckausübung durch den runden Vorsprung schließt sich unverzüglich das Eindringen der Stifte an. Jeder runde Vorsprung weist ein Bohrloch auf, in dem ein Stift aufwärts/abwärts gleiten kann, wobei das Bohrloch gegenüber dem Loch des oberen Formwerkzeugs und der Öffnung des Umformwerkzeugs ausgerichtet ist und enge Maßtoleranzen aufweist, so dass der geringe Abstand zwischen Stift und Bohrloch die geschmolzenen polymeren Werkstoffe am Auslaufen hindern kann. Nach der Fabrikation könnten Grate auftreten, was aber durch einen Entgratungsprozess leicht entfernt werden kann.The upper mold 20 includes a forming plate 21 with an array of holes aligned with the orifices of the forming tool when the upper die and forming tool are closed, and an array of bosses 22 which can prevent leakage of the molten polymeric material into the holes of the upper die, but allows penetration of the micro-pins (to be discussed later). The round lead 22 A circular projection is used to apply pressure to the molten polymeric material. The pressure exerted by the round projection immediately follows the penetration of the pins. Each round protrusion has a bore hole in which a pin can slide up / down, the hole being aligned with the hole of the upper mold and the opening of the forming tool and having tight dimensional tolerances, such that the small distance between the pin and the bore hole is melted can prevent polymeric materials from leaking. Burrs may occur after fabrication, but this can be easily removed by a deburring process.

Die Halteplatte 30 mit einem Array von Präzisionsmikrostiften umfasst eine Platte 31 und einen Array von Präzisionsmikrostiften 32, wobei der Array von Mikrostiften so an der Platte befestigt ist, dass die Mikrostifte beim Aufwärts- oder Abwärtsbewegen der Platte mit der Platte aufwärts oder abwärts bewegt werden. Die Präzisionsmikrostifte können aus jedem beliebigen geeigneten Werkstoff hergestellt sein, z. B. Wolfram. Die Bewegung sowie die Kontrolle der Bewegung der Halteplatte können manuell, mechanisch oder elektromechanisch erfolgen. Die Mittel für diesen Zweck sind dem Fachmann bekannt. Es ist anzumerken, dass der Array von Mikrostiften gegenüber den Löchern des oberen Formwerkzeugs und den Öffnungen in dem Umformwerkzeug ausgerichtet ist. Die Abmessungen des Arrays von Mikrostiften sind bestimmend für die Innenkanalgrößen der sich ergebenden Mikronadeln, so dass durch Einstellen der Abmessungen der Präzisionsmikrostifte Mikronadeln mit unterschiedlicher Größe hergestellt werden können. Es ist davon auszugehen, dass der Array von Präzisionsmikrostiften in jedem beliebigen geeigneten Mittel gehalten werden kann, solange die Mikrostifte simultan aufwärts/abwärts bewegt werden können.The holding plate 30 with an array of precision micro-pins includes a plate 31 and an array of precision micro-pins 32 wherein the array of micro-pins is attached to the plate so that the micro-pins are moved up or down as the plate moves up or down with the plate. The precision micro-pins can be made of any suitable material, eg. Tungsten. The movement and the control of the movement of the holding plate can be done manually, mechanically or electromechanically. The means for this purpose are known to the person skilled in the art. It should be noted that the array of micro-pins is aligned with the holes of the upper mold and the openings in the forming tool. The dimensions of the array of micro-pins dictate the internal channel sizes of the resulting microneedles, so that by adjusting the dimensions of the precision micro-pins, microneedles of different sizes can be made. It is to be understood that the array of precision micro-scopes may be held in any suitable means as long as the micro-pins can be simultaneously moved up / down.

Im folgenden wird eine kurze Beschreibung des Verfahrens der Anwendung des vorstehend beschriebenen Geräts zur Herstellung von polymeren Mikronadelarrays vorgelegt. Wenn das obere Formwerkzeug und das Umformwerkzeug voneinander getrennt sind, können polymere Werkstoffe in die von den umgebenden Wänden gebildete Höhlung des Umformwerkzeugs gegeben werden. Bei einer Ausführungsform können geschmolzene polymere Werkstoffe direkt in die Höhlung des Umformwerkzeugs gegeben werden. Bei einer anderen Ausführungsform, bei der das Umformwerkzeug die Heizkanäle wie in 1 dargestellt aufweist, können polymere Werkstoffe in Form von Presslingen oder Granulaten auf den Boden der Höhlung des Umformwerkzeugs gegeben werden und die polymeren Werkstoffe werden durch die Heizkanäle zum Schmelzen gebracht. Als Alternative kann der Schmelzprozess nach dem Schließen des Formwerkzeugs durchgeführt werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann es sich bei den polymeren Werkstoffen um zurechtgeschnittene Kunststoffbögen handeln, die direkt auf den Boden der Höhlung des Umformwerkzeugs gegeben werden, von dem oberen Formwerkzeug nach unten gedrückt werden, in dem Formwerkzeug auf eine Temperatur knapp oberhalb des Schmelzpunkts erhitzt werden und in die anschließend die Stifte eindringen.The following is a brief description of the method of use of the apparatus described above for producing polymeric microneedle arrays. When the upper mold and the forming tool are separated from each other, polymeric materials may be added to the cavity of the forming tool formed by the surrounding walls. In one embodiment, molten polymeric materials may be added directly into the cavity of the forming tool. In another embodiment, in which the forming tool, the heating channels as in 1 shown, polymeric materials in the form of pellets or granules can be placed on the bottom of the cavity of the forming tool and the polymeric materials are melted by the heating channels. Alternatively, the melting process may be performed after closing the mold. In another embodiment, the polymeric materials may be trimmed plastic sheets directly onto the floor the cavity of the forming tool are pushed down by the upper mold, are heated in the mold to a temperature just above the melting point and then penetrate the pins.

Nachdem die polymeren Werkstoffe am Boden der Höhlung des Umformwerkzeugs geschmolzen sind, wird das obere Formwerkzeug unter einen ausreichend hohen Druck gesetzt, dass sämtliche Luftzwischenräume zwischen dem oberen Formwerkzeug und dem Umformwerkzeug geschlossen werden, wobei winzige hervorstehende Tröpfchen am Eingang der Öffnungen am Boden des Umformwerkzeugs zurück bleiben. Anschließend wird der Array von Präzisionsmikrostiften durch die Löcher der oberen Form und die Öffnungen am Boden des Umformwerkzeugs hindurch eingeführt. Die Mikrostifte werden zusammen mit der Halteplatte nach unten gedrückt, so dass die geschmolzenen polymeren Werkstoffe nach unten ausgezogen werden und die hohlen Spitzen der Mikronadeln formen. Bei Verwendung im vorliegenden Schriftstück bedeutet der Begriff "hohl", ein oder mehrere im wesentlichen ringförmige Löcher oder Kanäle zu haben, die das Innere der Mikronadelstruktur durchziehen, mit einem ausreichend großen Durchmesser, um den Durchtritt von flüssigen und/oder fein gepulverten Werkstoffen durch die Mikronadeln zu erlauben. Sobald die geschmolzenen polymeren Werkstoffe nach einer Halte- und Abkühlstufe ausgehärtet sind, werden die Mikrostifte zusammen mit der Halteplatte zurückgenommen, das obere Formwerkzeug zieht sich zurück und der Mikronadelarray ist geformt.After this the polymeric materials at the bottom of the cavity of the forming tool are melted, the upper mold is under a sufficient high pressure set all air gaps be closed between the upper mold and the forming tool, with tiny protruding droplets at the entrance of the openings remain at the bottom of the forming tool. Subsequently The array of precision micro-pins passes through the holes the upper mold and the openings at the bottom of the forming tool introduced through. The micro-pins are combined with pressed down the holding plate so that the melted polymeric materials are pulled down and the hollow Shape tips of microneedles. When used in this document the term "hollow" means one or more substantially annular To have holes or channels that are the interior of the Pull through the microneedle structure with a sufficiently large one Diameter to the passage of liquid and / or fine To allow powdered materials through the microneedles. As soon as the molten polymeric materials after a holding and cooling stage are cured, the micro-pins together with the Retained plate, the upper mold pulls back and the microneedle array is shaped.

Bei den für die vorliegende Erfindung geeigneten polymeren Werkstoffen kann es sich um beliebige im Handel erhältliche Werkstoffe handeln. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei den polymeren Werkstoffen um Polypropylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC). Es ist davon auszugehen, dass der Kunststoffwerkstoff (genauer "plastische Werkstoff") aus jeder beliebigen Art eines dauerhaft verformbaren Werkstoffs bestehen kann, der in der Lage ist, bei Erreichen oder leichtem Überschreiten seines Schmelzpunktes einer schrittweisen Verformung zu unterliegen. Bei diesem "plastischen Werkstoff" könnte es sich sogar um eine Art von metallischer Substanz handeln, sofern dies eine Situation beträfe, bei der der metallische Werkstoff sich bei einer genügend niedrigen Temperatur verformt, so dass das Formwerkzeug selbst nicht beschädigt wird. Bei dem bevorzugten Werkstoff handelt es sich um ein Polymer wie PP, PVC oder Nylon, obwohl sicherlich auch viele andere Arten von polymeren Werkstoffen auf vorteilhafte Weise verwendet werden könnten. Bei weiteren potenziellen Werkstoffen handelt es sich u. a. um: Polyester, Polyethylen (PE), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Natürlich gibt es ein wichtiges Kriterium, nämlich dass der Werkstoff, aus dem die Mikronadeln bestehen, keiner chemischen Reaktion mit der Haut oder mit der flüssigen Substanz, die durch die hohlen Innenräume der Mikronadelarrays transportiert wird, unterliegt.at the polymeric suitable for the present invention Materials may be any commercially available Materials act. In one embodiment, it is the polymeric materials are polypropylene (PP) or polyvinyl chloride (PVC). It can be assumed that the plastic material (more precisely "plastic material") from any type of permanent deformable material that is able to exist at Reaching or slightly exceeding its melting point subject to gradual deformation. In this "plastic Material "could even be a kind of metallic substance insofar as this concerns a situation in which the metallic material is at a low enough Temperature deformed, so that the mold itself is not damaged becomes. The preferred material is a polymer like PP, PVC or Nylon, though certainly many other types be used of polymeric materials in an advantageous manner could. For other potential materials it u. a. to: polyester, polyethylene (PE), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). Of course there it is an important criterion, namely that the material, made of the microneedles, no chemical reaction with the skin or with the liquid substance passing through the hollow interiors of the microneedle arrays is transported subject.

Bezugnehmend auf 2 wird ein Medikamentenzufuhrgerät 50 vorgelegt, das einen polymeren Mikronadelarray 51 umfasst, der gemäß dem in diesem Schriftstück offengelegten Gerät und Verfahren hergestellt wird, ein Medikamentenvorratsbehälter 52, der mit dem polymeren Mikronadelarray verbunden ist, und ein Medikament 53 wird in dem Medikamentenvorratsbehälter aufbewahrt und steht bereit für die Zufuhr durch die Mikronadeln hindurch. Die Verbindungen zwischen einem polymeren Mikronadelarray und dem Medikamentenvorratsbehälter lassen sich durch jedes beliebige Kunststofffügemittel, wie Lasertransmissionsschweißen oder Ultraschallschweißen, realisieren.Referring to 2 becomes a drug delivery device 50 submitted a polymer microneedle array 51 which is made according to the apparatus and method disclosed in this document comprises a medicament reservoir 52 which is connected to the polymeric microneedle array, and a drug 53 is stored in the drug reservoir and ready for delivery through the microneedles. The connections between a polymeric microneedle array and the drug reservoir can be realized by any plastic joining means, such as laser transmission welding or ultrasonic welding.

Die im vorliegenden Schriftstück offengelegten Geräte besitzen einen Nutzen beim Transport von Werkstoff in oder über biologische Schranken hinweg einschließlich die Haut (oder Teilen der selben), die Blut-Hirn-Schranke, Schleimhautgewebe (z. B. von Mund, Nase, Auge, Vagina, Harnröhre, Magen-Darm, Atemwegen), Blutgefäße, Lymphgefäße. Die biologischen Schranken können sich in Menschen oder anderen Tierarten befinden. Mit Hilfe eines Katheters oder Laparoskops kann das Mikronadelgerät bei Gewebe im Innern des Körpers angewandt werden. Für bestimmte Anwendungen, wie zur Arzneimittelzufuhr zu einem inneren Gewebe, können die Geräte operativ implantiert werden.The disclosed in the present document devices have a benefit when transporting material in or above biological barriers including the skin (or Sharing the same), the blood-brain barrier, mucosal tissue (eg. From the mouth, nose, eye, vagina, urethra, gastrointestinal tract, Respiratory tract), blood vessels, lymphatics. The Biological barriers can manifest in people or others Animal species are located. With the help of a catheter or laparoscope can the microneedle device on tissue inside the body be applied. For certain applications, such as drug delivery To an internal tissue, the devices can be operative be implanted.

Das folgende Beispiel wird vorgelegt, um die eigentliche Durchführung der vorliegenden Erfindung darzustellen. Die dabei verwendeten eigentlichen Abmessungen und Konfigurationen und Werkstoffe dienen lediglich zu Erläuterungszwecken.The The following example is submitted to the actual implementation of the present invention. The actual dimensions used and configurations and materials are for illustration purposes only.

BeispieleExamples

Ein Mikronadelarray wurde mit dem in 1 dargestellten Gerät hergestellt. Bei dem polymeren Werkstoff handelt es sich um Polypropylen (PP). Der Array von Mikronadeln weist ungefähr 144 Nadeln auf. Die Mikronadeln besitzen eine konische Gestalt mit einem Bohrloch. Die Länge der Mikronadeln beträgt ungefähr 0,6–1,0 mm für das Eindringen bis in die Dermis oder 0,06–0,1 mm für das Eindringen nur bis in die VE. Der Durchmesser der Mikronadeln beträgt ungefähr 0,08–0,2 mm für das Eindringen bis in die Dermis oder 0,03–0,06 mm für das Eindringen nur bis in die VE. Der Abstand zwischen den Mikronadeln beträgt ungefähr 0,75–0,8 mm. Die Größe des Patches beträgt ungefähr 15 × 15 mm².A microneedle array was coated with the in 1 produced device produced. The polymeric material is polypropylene (PP). The array of microneedles has about 144 needles. The microneedles have a conical shape with a hole. The length of the microneedles is about 0.6-1.0 mm for penetration into the dermis or 0.06-0.1 mm for penetration only up to the VE. The diameter of the microneedles is approximately 0.08-0.2 mm for penetration into the dermis or 0.03-0.06 mm for penetration only to the VE. The distance between the microneedles is about 0.75-0.8 mm. The size of the patch is approximately 15 × 15 mm ² .

In 3 ist eine eigentliche Mikronadel in einem Mikronadelarray aus Polypropylen (PP) dargestellt. Die Mikronadel weist einen hohlen Innenraum und eine scharfe Spitze auf. Bei den Präzisionsstiften handelte es sich um Wolfram-Mikrostifte mit einem Durchmesser an der Spitze von 0,1 mm. Die dargestellte Mikronadel weist einen Durchmesser an der Basis von 1 mm, einen Durchmesser an der Spitze von 0,28 mm und eine Höhe von 1,49 mm auf. In 4 ist eine andere Mikronadel aus Polyvinylchlorid (PVC) mit einem Durchmesser an der Basis von 1 mm, einem Durchmesser an der Spitze von 0,45 mm und einer Höhe von 0,76 mm dargestellt. Es ist anzumerken, dass die Spitze nicht scharf ist.In 3 is an actual microneedle in egg A microneedle array of polypropylene (PP) shown. The microneedle has a hollow interior and a sharp tip. The precision pins were tungsten micro-pins with a diameter at the tip of 0.1 mm. The illustrated microneedle has a diameter at the base of 1 mm, a diameter at the tip of 0.28 mm and a height of 1.49 mm. In 4 Another polyvinyl chloride (PVC) microneedle with a diameter at the base of 1 mm, a diameter at the top of 0.45 mm and a height of 0.76 mm is shown. It should be noted that the tip is not sharp.

Auch wenn die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, ist davon auszugehen, dass die Ausführungsformen erläuternden Charakter besitzen und den Gültigkeitsbereich der Erfindung nicht einschränken. Alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann auf dem Fachgebiet, zu dem die Erfindung gehört, leicht ersichtlich. Alternative Ausführungsformen dieser Art werden als ebenfalls zum Geist und Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung gehörig angesehen. Dementsprechend wird der Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung von den beiliegenden Ansprüchen beschrieben und von der vorstehenden Beschreibung untermauert.Also when the present invention with reference to particular embodiments has been described, it can be assumed that the embodiments possess explanatory character and scope not limit the invention. Alternative embodiments of the present invention are apparent to those skilled in the art, to which the invention belongs, easily apparent. alternative Embodiments of this kind are also considered to be spirit and scope of the present invention considered. Accordingly, the scope of the present invention from the appended claims described and supported by the above description.

Die Erfindung legt einen polymeren Mikronadelarray (51) und ein Gerät und Verfahren zur Herstellung des polymeren Mikronadelarrays (51) vor. Das Gerät umfasst ein Umformwerkzeug (10) mit einer umgebenden Wand (11), so dass eine Höhlung und ein Boden, der in ein Ende der umgebenden Wand (11) integriert ist, gebildet werden, wobei der Boden einen Array von Öffnungen aufweist, ein oberes Formwerkzeug (20) mit einem Array von Löchern, die gegenüber den Öffnungen in dem Umformwerkzeug ausgerichtet sind, und eine Halteplatte (30) mit einem Array von Mikrostiften (32), die auf der Platte (30) integriert sind, so dass die Mikrostifte (32) zusammen mit der Platte (30) aufwärts oder abwärts bewegt werden können. Das Verfahren umfasst die Schritte des Vorlegens von polymeren Werkstoffen auf den Boden der Höhlung des Umformwerkzeugs, des Schließens des oberen Formwerkzeugs (20) und des Umformwerkzeugs, des abwärts Bewegens der Mikrostifte (32), der Aushärtung der geschmolzenen polymeren Werkstoffe, des Zurücknehmens des oberen Formwerkzeugs (20), des Zurückziehens der Stifte (32) und des Erhalts des polymeren Mikronadelarrays (51). Darüber hinaus legt die vorliegende Erfindung ein Medikamentenzufuhrgerät für die Zufuhr von flüssigen und/oder fein gepulverten Medikamenten vor.The invention provides a polymeric microneedle array ( 51 ) and an apparatus and method for making the polymeric microneedle array ( 51 ) in front. The device includes a forming tool ( 10 ) with a surrounding wall ( 11 ), leaving a cavity and a bottom that fits into one end of the surrounding wall ( 11 ), the bottom having an array of apertures, an upper die ( 20 ) with an array of holes that are aligned with the openings in the forming tool, and a holding plate ( 30 ) with an array of micro-pins ( 32 ) on the plate ( 30 ) are integrated so that the micro-pins ( 32 ) together with the plate ( 30 ) can be moved up or down. The method comprises the steps of placing polymeric materials on the bottom of the cavity of the forming die, closing the upper die ( 20 ) and the forming tool, the downward movement of the micro-pins ( 32 ), the hardening of the molten polymeric materials, the taking back of the upper mold ( 20 ), the retraction of the pens ( 32 ) and the preservation of the polymeric microneedle array ( 51 ). In addition, the present invention provides a drug delivery device for the delivery of liquid and / or finely powdered medicaments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2002/0020688 A1 [0007]

Claims

Apparatus for producing a polymeric Microneedle arrays comprising: a forming tool with a surrounding Wall, leaving a cavity and a bottom that ends in one surrounding wall is formed, the floor being formed has an array of openings, an upper mold with an array of holes facing the openings are aligned in the forming tool, and an array of Micro-pins passing through the array of openings of the forming tool and the array of holes of the upper mold can be moved thereby, if a polymeric material is given to the bottom of the cavity of the forming tool, the upper mold and the forming tool are closed, so that all air gaps are sealed and then the micro-pins through the holes penetrate into the polymer, resulting in the formation of microneedles around the micro-pins.

Apparatus according to claim 1, further comprising Holding plate with which the array of micro-pins is integrated, so the holding plate passes the micro-pins through the array of openings of the forming tool and the array of holes of the top Moving mold through it.

Apparatus according to claim 1, wherein the polymeric material, when the polymeric material reaches the bottom of the cavity of the Forming tool is given in a molten state located.

Apparatus according to claim 1, wherein the forming tool furthermore a plurality of cooling channels and heating channels includes.

Apparatus according to claim 4, wherein the polymeric material, when the polymeric material reaches the bottom of the cavity of the Forming tool is given, are in a solid state can, so he from the heating channels inside the mold can be melted.

Apparatus according to claim 5, wherein it is at the polymeric material is compacts or granules.

Apparatus according to claim 5, wherein it is at the polymeric material is a plastic sheet, thereby the plastic sheet to a temperature just below the melting point is heated.

Apparatus according to claim 1, wherein it is at the polymeric material is plastic.

Apparatus according to claim 1, wherein the upper mold furthermore comprises a plurality of round protrusions.

Process for the preparation of a polymeric microneedle array using the device with a forming tool with an array of openings, an upper mold with an array of holes facing the openings of the forming tool, and an array of micro-pins, passing through the array of openings of the forming tool and the array of holes in the upper mold can be moved, comprising the steps: of Submitting polymeric materials to the bottom of the cavity the forming tool, closing the upper mold and the forming tool, moving down the Micro pens, the curing of the molten polymeric materials, of Taking back the upper mold, of withdrawal of the pins and obtaining the polymeric microneedle array.

The method of claim 10, wherein the polymeric Materials can be in a molten state, when they hit the bottom of the cavity of the forming tool are given.

The method of claim 10, wherein the polymeric Materials can be in a solid state, when they hit the bottom of the cavity of the forming tool and inside the mold from a heating means be melted inside the mold.

The method of claim 12, wherein the Heating means can act around a plurality of heating channels, which are submitted by the forming tool.

Polymeric microneedle array connected to the device is produced according to claim 1.

The polymeric microneedle array of claim 14, wherein the polymeric microneedle array is made of plastic.

A drug / liquid delivery device for the delivery of drug / liquid and / or finely powdered medicaments, comprising: a polymeric microneedle array fabricated with the device of claim 1 and a drug / liquid reservoir connected to the polymeric microneedle array, thereby delivering the medicament / liquid in the device Drug / fluid reservoir can be stored and for delivery through the microna through it.