PT2563453T

PT2563453T - Dispositivo medicinal possuindo uma nanoforma com melhor interacção celular e um método para a sua formação

Info

Publication number: PT2563453T
Application number: PT117745216T
Authority: PT
Inventors: Frederick Ross Russell
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2017-03-15
Also published as: US10029084B2; RU2560646C2; US9526883B2; US20130144217A1; JP2013524987A; US20190209819A1; US10245421B2; CN102958555A; ES2617284T3; US12064582B2; EP2563453A2; MX2012012563A; CA2796196A1; EP2563452B1; RU2562885C2; CN102958557A; JP6215973B2; JP2013529100A; AU2011246881B2; CA2796198C

Description

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO MEDICINAL POSSUINDO UMA NANOFORMA COM MELHOR INTERACÇÃO CELULAR Ξ UM MÉTODO PARA A SUA FORMAÇÃO"

Estado da Técnica 0 alvejamento na entrega de fármacos em que se proporciona um agente (por exemplo, um fármaco ou um agente terapêutico) num estado activo a uma célula bem determinada ou a um tipo de tecido, em concentrações eficazes, é um objectivo pretendido há muito tempo. Têm que se ultrapassar muitas dificuldades para atingir este objectivo. Por exemplo, tem que se entregar em primeiro lugar o agente de modo bem-sucedido ao alvo seleccionado. Os métodos de entrega principais utilizados hoje em dia incluem a administração oral e as injecções. No entanto, as injecções são dolorosas e ambos os métodos tendem a proporcionar explosões de agentes em vez de uma estrega em estado estacionário proferivel. Adicionalmente, o corpo humano desenvolveu muitos sistemas para evitar o influxo de substâncias estranhas, tais como a degradação enzimática no tracto gastrointestinal, componentes estruturais que evitam a absorção através do epitélio, destruição hepática, e reacções imunológicas e a corpos estranhos. Têm sido desenvolvidos materiais para entrega transdérmica para proporcionar uma via indolor de entrega de agentes activos ao longo de um período prolongado. Para ser bem-sucedido, um esquema transdérmico tem que entregar um agente através da epiderme, que evoluiu com a função primária de manter as substâncias estranhas fora. A camada exterior da epiderme, o estrato córneo, tem estabilidade estrutural proporcionada pela sobreposição de corneócitos com fibras de queratina com ligações cruzadas mantidas na sua posição por coreodesmossomas e mantidas numa matriz lipídica, proporcionando este conjunto uma excelente função de barreira. Por baixo do estrato córneo existe o estrato granuloso, no qual são formadas junções intimas entre queratinócitos. Estas junções íntimas são estruturas em barreira que incluem uma rede de proteínas transmembranares embebidas em membranas plasmáticas adjacentes (por exemplo, claudinas, ocludina, e moléculas de adesão nas junções) bem como múltiplas proteínas de placa (por exemplo, ZO-1, ZO-2, ZO-3, cingulina, simplequina). Encontram-se no epitélio interno junções estreitas (por exemplo, no epitélio intestinal, na barreira sangue-cérebro) bem como no estrato granuloso da pele. Por baixo do estrato córneo e do estrato granuloso encontra-se o stratum spinosum. 0 stratum spinosum inclui células de Langerhans, que são células dendríticas que se podem tronar células completamente funcionais de apresentação de antigénicos e que podem instituir uma reacção imune e/ou uma resposta a um corpo estranho perante um agente invasor.

Apesar das dificuldades em atravessar as fronteiras naturais, tem sido feito progresso em conseguir-se a entrega de agentes activos, por exemplo, entrega transdérmica. Infelizmente, os métodos de entrega transdérmica são presentemente limitados à entrega de agentes com pequena massa molecular que têm uma lipofilia moderada e não têm carga. Mesmo quando bem-sucedidos na travessia da fronteira natural, ainda existem problemas relativos a manter-se o nível de actividade dos agentes entregues e de se evitar uma reacção a corpos estranhos. A utilização de métodos suplementares para facilitar a entrega transdérmica de agentes activos tem melhorado esta via de entrega. Por exemplo, os dispositivos com microagulhas têm encontrado aplicação no transporte de material para dentro ou através da pele. Em geral, um dispositivo com microagulhas inclui um conjunto de agulhas que podem penetrar no estrato córneo da pele e chegar até à camada subjacente. Foram descritos exemplos de dispositivos com microagulhas na Patente U.S. N2 6.334.856 a favor de Allen, et al. e na Patente U.S. N2 7.226.439 a favor de Prausnitz, et al. No entanto, tal como se descreve acima, a entrega transdérmica ainda apresenta dificuldades adicionais para além da barreira do estrato córneo. Em especial, uma vez entregue um agente numa área alvejada, é ainda necessário que ocorra uma sua utilização adequada sem destruição do agente nem a instigação de uma reacção imune. Por exemplo, o encorajamento da endocitose de um agente activo alvejado ao interior da célula apresenta dificuldades.

Os investigadores têm obtido compreensão do mundo molecular no qual as actividades de entrega ocorrem, como tentativa de ultrapassar estes problemas. Por exemplo, verificou-se que a quitosana é eficaz para abrir junções estreitas no epitélio intestinal (vejam-se, por exemplo, Sapra, et al., AAPS Pharm. Sei. Tech., 10(1), Março, 2009; Kaushal, et al., Sei. Pharm., 2009; 77; 877-897), e a entrega de agentes activos por endocitose de nanoparticulas marcadas tem sido descrita (vejam-se, por exemplo, as

Patentes U.S. Nos 7.563.451 a favor de Lin, et al. e 7.544.770 a favor de Havnie). Além disto, verificou-se que a nanotopografia de uma superfície adjacente a uma célula afecta as características adesivas entre ambas e tem efeitos sobre o comportamento da célula, incluindo a sua morfologia, mobilidade, arquitectura do seu citoesqueleto, proliferação, e diferenciação (vejam-se, por exemplo, Hart, et al., European Cells and Materials, Vol. 10, Suplemento 2, 2005; Lim, et al.. J. R. Soc. Interface, 22 de Março, 2005, 2(2), 97-108; Yim, et al., Biomaterials, Setembro, 2005, 26(26), 5405-5413). Como extensão desta investigação inicial, examinou-se a nanotopografia dos substratos de suporte para utilização na engenharia de tecidos (vejam-se, por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente U.S. Na 2008/0 026.464 a favor de Borenstein, et al. e Publicação de Pedido de Patente U.S. N2 2008/0 311.172 a favor de Schapira, et al.) .

Enquanto se apresentou acima a descrição de melhoramentos da técnica, existe uma maior dimensão de melhorias possíveis. Por exemplo, novos dispositivos e métodos que proporcionem uma entrega eficiente de agentes activos enquanto diminuem o potencial das reacções imunes e a corpos estranhos tanto em relação ao dispositivo de entrega como aos agentes entregues seriam vantajosos.

Descrição Resumida da Invenção

Um dispositivo medicinal com as características do preâmbulo da reivindicação 1 foi descrito no WO-A-2008/024.141. Outro dispositivo medicinal está descrito em Park et al.: "Towards the silicon nanowire-based sensor for intracellular biochemical detection".

Segundo uma concretização da invenção presente, descreve-se um dispositivo medicinal que inclui um conjunto de microagulhas que se estendem para fora a partir de um suporte. Pelo menos uma destas microagulhas contém uma série de nanoestruturas formada numa sua superfície, estando dispostas as nanoestruturas numa configuração previamente determinada.

De acoro com outra concretização da invenção presente, descreve-se um método para entregar um composto farmacológico numa localização subdérmica. O método inclui penetrar-se pelo estrato córneo com uma microagulha que está em comunicação por fluido com o composto farmacológico, contendo a microagulha uma série de nanoestruturas formadas sobre uma sua superfície e dispostas segundo uma determinada configuração; e transportar o composto farmacológico por intermédio da microagulha, através do estrato córneo.

Noutra concretização ainda da invenção presente, descreve-se um dispositivo medicinal que inclui uma série de estruturas de nano-dimensão que tenham sido fabricadas na sua superfície e definam uma nanotopografia fabricada. Também se descreve um método para formar um dispositivo medicinal que compreende fabricar-se uma configuração de nanoestruturas numa superfície de uma microagulha.

Breve Descrição das Figuras

Uma descrição completa e capacitante do assunto presente, incluindo o melhor modo de fazer, dirigido para indivíduos com conhecimentos médios da técnica, está incluído mais especificamente no restante da especificação, fazendo referência às figuras apensas, nas quais: A Fig. 1 ilustra uma concretização de um dispositivo com microagulhas. A Fig. 2 ilustra outra concretização de um dispositivo com microagulhas. A Fig. 3 ilustra uma concretização de uma microagulha incluindo uma superfície que define uma nanotopografia que pode interactuar com uma matriz extracelular (ECM). A Fig. 4 ilustra uma concretização de uma configuração complexa que se pode formar na superfície da microagulha. A Fig. 5 ilustra um padrão incluindo múltiplas iterações do padrão complexo da Fig. 4. A Fig. 6 ilustra um fractal triangular de Sierpinski.

As Figs. 7A-7D ilustram nanotopografias fractals complexas e semelhantes a fractals. A Fig. 8 ilustra outro padrão complexo que se pode formar sobre uma superfície de uma microagulha. A Fig. 9 ilustra densidades de empacotamento exemplares como podem ser utilizadas para estruturas com nanodimensões tal como se descrevem neste documento, incluindo uma concepção de empacotamento em quadrado (Fig. 9A) , uma conceção de empacotamento hexagonal (Fig. 9B) , e uma concepção de empacotamento circular (Fig. 9C). A Fig. 10 ilustra um método para determinar a TEER de uma camada celular.

As Figs. 11A-11C ilustram esquematicamente um método de nanoimpressão tal como se pode utilizar numa concretização da formação de um dispositivo. A Fig. 12 ilustra esquematicamente uma concretização de um dispositivo. A Fig. 13 é uma vista em perspectiva de uma concretização de um pacho transdérmico, antes da entrega de um composto farmacológico. A Fig. 14 é uma vista frontal do pacho da Fig. 13. A Fig. 15 é uma vista em perspectiva do pacho da Fig. 13 na qual o membro para libertação está parcialmente retirado do pacho. A Fig. 16 é uma vista frontal do pacho da Fig. 15 . A Fig. 17 é uma vista em perspectiva do pacho transdérmico da Fig. 13 depois da remoção do membro de libertação e durante a utilização. A Fig. 18 é uma vista frontal do pacho da Fig. 17 . A Fig. 19 é uma vista em perspectiva de outra concretização de um pacho transdérmico, antes da libertação de um composto farmacológico. A Fig. 20 é uma vista frontal do pacho da Fig. 19. A Fig. 21 é uma vista em perspectiva do pacho da Fig. 19, em que o membro de libertação tenha sido parcialmente pelado o pacho. A Fig. 22 é uma vista frontal do pacho da Fig. 21. A Fig. 23 é uma vista em perspectiva do pacho da Fig. 19, em que o membro de libertação foi completamente pelado do pacho. A Fig. 24 é uma vista em perspectiva do pacho transdérmico da Fig. 19 depois da remoção do membro de libertação e durante a utilização.

As Figs. 25A-25E ilustram diversos padrões de nanotopografia tal como descritos neste documento. A Fig. 26 é uma SEM de uma película incluindo uma superfície com um nanopadrão.

As Figs. 27A e 27B são duas SEM de uma película incluindo outra superfície com outro nanopadrão. A Fig. 28 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 29 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 30 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 31 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 32 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 33 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 34 é uma SEM de uma película incluindo outra superfície com um nanopadrão. A Fig. 35 ilustra graficamente os efeitos sobre a permeabilidade a albumina de soro de bovino (BSA) numa monocamada de células em películas de poliestireno com nanopadrões tais como se descrevem neste documento.

As Figs. 36A e 36B ilustram graficamente os efeitos sobre a permeabilidade a imunoglobulina-G (IgG) numa monocamada de células em películas de poliestireno com nanopadrões tais como se descrevem neste documento.

As Figs. 37A e 37B são imagens de contrastação 3D com fluoresceína vivas/mortas denotando o transporte paracelular e transcelular de IgG através de uma monocamada de células em películas de poliestireno com nanopadrões tais como se descrevem neste documento. A Fig. 38 ilustra graficamente os efeitos sobre a permeabilidade a BSA numa monocamada de células em películas de polipropileno com nanopadrões tais como se descrevem neste documento. A Fig. 39 ilustra graficamente os efeitos sobre a permeabilidade a IgG numa monocamada de células em películas de polipropileno com nanopadrões tais como se descrevem neste documento.

As Figs. 40A e 40B são imagens de contrastação 3D com fluoresceína vivas/mortas denotando o transporte paracelular e transcelular de IgG através de uma monocamada de células em películas de polipropileno com nanopadrões tais como se descrevem neste documento.

As Figs. 41A-41F são imagens por microscopia electrónica de varrimento (SEM) de células de cultura em superfícies com nanopadrões tal como se descrevem neste documento. A Fig. 42 ilustra os efeitos sobre a permeabilidade a etanercept numa monocamada de células em películas de polipropileno ou de poliestireno com nanopadrões tais como descritas neste documento. A Fig. 43 ilustra o aumento da permeabilidade a etanercept de uma camada celular após duas horas de contacto com películas de polipropileno ou de poliestireno com nanopadrões tais como descritas neste documento. A Fig. 44 é um conjunto disposto de microagulhas incluindo uma camada superficial definindo um padrão de nanoestruturas sobre ela. A Fig. 45 é uma única microagulha do conjunto da Fig. 44. A Fig. 46 ilustra graficamente o perfil PK de uma proteína terapêutica entregue por um dispositivo tal como descrito neste documento.

As Figs. 47A e 47B são imagens de secções de pele após a entrega transdérmica de uma proteína terapêutica através da pele. A Fig. 47A é uma secção da pele que estava em contacto com um dispositivo transdérmico que definia uma nanotopograf ia sobre ela, e a Fig. 47B é uma secção de pele que estava em contacto com um dispositivo transdérmico não incluindo nenhum padrão nanotopográfico formado sobre ele. A Fig. 48 ilustra graficamente a concentração no soro de sangue de uma proteína terapêutica entregue por um dispositivo tal como descrito neste documento.

Descrição Pormenorizada das Concretizações Representativas

Será em seguida feita referência pormenorizada a diversas concretizações dos assuntos em questão, incluindo-se adiante um ou mais exemplos deles. Todos os exemplos são proporcionados a título de explicação, não de limitação. De facto, será aparente aos especialistas da técnica que se podem fazer diversas modificações e variações da descrição presente sem afastamento em relação aos assuntos em questão. Por exemplo, podem utilizar-se características ilustradas ou descritas como parte de uma concretização noutra concretização, para se obter ainda mais uma concretização. Deste modo, pretende-se que a descrição presente inclua modificações e varações como estas adentro do âmbito das reivindicações apensas, e as que lhes sejam equivalentes.

Descreve-se neste documento um dispositivo medicinal que inclui um padrão de estruturas fabricadas numa superfície, pelo menos uma porção do qual seja fabricada numa escala nanométrica. Tal como se utiliza neste documento, o termo 'fabricada' refere-se em geral a uma estrutura que tenha sido concebida em particular, transformada, e/ou construída de modo a existir na superfície do dispositivo medicinal e não possa ser considerada uma característica superficial que seja apenas um produto incidental do processo de formação do dispositivo. Deste modo, existirá um padrão previamente determinado de nanoestruturas na superfície das microagulhas. 0 dispositivo medicinal pode ser construído de uma série de materiais, incluindo metais, cerâmicos, semicondutores, orgânicos, polímeros, etc., bem como de compósitos destes. A título de exemplo, podem utilizar-se aço inoxidável, titânio, níquel, ferro, ouro, estanho, crómio, cobre, ligas destes e outros metais, silício, dióxido de silício, e polímeros, com grau de pureza farmacêutico. Tipicamente, o dispositivo é formado num material biocompatível que seja capaz de transportar um padrão de estruturas tal como se descreve neste documento numa superfície. 0 termo "biocompatível" refere-se em geral a um material que não afecte adversamente de modo substancial as células ou tecidos na área na qual o dispositivo vai ser aplicado. Pretende-se também que o material não provoque nenhum efeito medicinal substancialmente indesejável em nenhumas outras áreas do sujeito vivo. Os materiais biocompativeis podem ser sintéticos ou naturais. Alguns exemplos de materiais biocompativeis, que são também biodegradáveis, incluem polímeros de hidroxiácidos tais como o ácido láctico e o ácido glicólico, polilactidos, poliglicolidos, polilactido-co-glicolido, copolímeros com polietilenoglicol, polianidridos, poli(orto)ésteres, poliuretanos, poli(ácido butírico), poli(ácido valérico), e poli(lactido-co-caprolactona). Podem incluir-se noutros materiais adequados, sem limitação, policarbonato, poli(ácido metacrílico), acetato de etilenovinilo, politetrafluoretileno, e poliésteres. 0 dispositivo pode de igual modo ter uma natureza não porosa ou porosa, pode ser homogéneo ou heterogéneo através do dispositivo no tocante a materiais, geometria, solidez, e assim por diante, e pode ter uma forma rígida fixa ou semifixa.

Independentemente dos materiais empregues, o dispositivo medicinal pode ser utilizado para interactuar com tecido, tal como na entrega de um agente bioactivo a uma célula. Por exemplo, o dispositivo medicinal pode ser utilizado para entregar um agente ao tecido ou a um ou mais tipos de células no tecido, para suporte estrutural de um tecido, para remoção de uma porção ou componente do tecido, e assim por diante. Pode utilizar-se o dispositivo medicinal numa concretização para o transporte de uma substância através de uma ou mais camadas da pele. Durante a utilização, o dispositivo pode interactuar com componentes biológicas circundantes e regular ou modular (i.e., alterar) a transdução intracelular e/ou intercelular de sinais associada a interacções entre células, a endocitose, a uma reacção inflamatória, e assim por diante. Por exemplo, por interacção entre a nanotopografia na superfície do dispositivo medicinal e os materiais ou estruturas biológicas circundantes, o dispositivo pode regular e/ou modular o potencial de membrana, as proteínas membranares, e/ou as junções intercelulares (por exemplo, junções estreitas, junções numa falha, e/ou desmassomas). Pode utilizar-se o dispositivo para a entrega transdérmica de agentes ou para retirar materiais sem instigar uma reacção contra corpo estranho ou imunológica.

Numa concretização, o dispositivo é uma microagulha ou um conjunto de microagulhas, embora se deva entender que os dispositivos não são limitados a microagulhas. As microagulhas podem ser úteis para o transporte de material através de barreiras biológicas tais como a pele, a barreira sangue-cérebro, os tecidos de mucosas, os vasos sanguíneos e de linfa, e assim por diante. A Fig. 1 ilustra um dispositivo de microagulha típico 10. Como se pode ver, o dispositivo inclui um conjunto de agulhas individuais 12; cada uma delas com uma forma e uma dimensão tal que penetrem uma barreira biológica sem quebrar as microagulhas individuais. As microagulhas podem ser sólidas, como na Fig. 1, porosas, ou podem incluir uma porção oca. Uma microagulha pode incluir uma porção oca, por exemplo, um furo circular que se pode estender através da totalidade ou de uma porção da agulha, prolongando-se paralelamente à direcção da agulha ou ramificando-se ou saindo de um lado da agulha, consoante for apropriado. Por exemplo, a Fig. 2 ilustra um conjunto de microagulhas 14 incluindo cada uma delas um canal 16 de um lado das agulhas tal como se pode utilizar para, por exemplo, entregar um agente numa localização subdérmica. Por exemplo, um canal 16 pode estar pelo menos parcialmente alinhado com uma abertura na base 15 de modo a formar uma junção entre a abertura e o canal 16 permitindo a passagem de uma substância pelo canal 16.

As dimensões do canal 16, quando presente, podem ser especificamente selecionadas para induzir um caudal capilar de um composto farmacológico. 0 caudal capilar ocorre em geral quando as forças adesivas entre um fluido e as paredes de um canal são maiores do que as forças coesivas entre as moléculas de liquido. Em particular, a pressão capilar é inversamente proporcional à dimensão da secção transversal do canal 16 e é directamente proporcional à tensão superficial do liquido, a multiplicar pelo cosseno do ângulo de contacto do fluido em contacto com o material que forma o canal. Deste modo, para facilitar o caudal capilar no pacho, a dimensão transversal (por exemplo, a largura, o diâmetro, etc.) do canal 16 pode ser controlada selectivamente, correspondendo em geral uma maior pressão capilar quando as dimensões são mais pequenas. Por exemplo, em algumas concretizações, a dimensão da secção transversa do canal pode tipicamente ser de entre cerca de 1 micrómetro e cerca de 100 micrómetro, em algumas concretizações entre cerca de 5 micrómetro e cerca de 50 micrómetro, e em algumas concretizações, entre cerca de 10 micrómetro e cerca de 30 micrómetro. A dimensão pode ser constante ou variar em função do comprimento do canal 16. 0 comprimento do canal também pode variar para acomodar volumes diferentes, caudais diferentes, e periodos de permanência diferentes do composto farmacológico. Por exemplo, o comprimento do canal pode ser de entre 10 micrómetro e 800 micrómetro, em algumas concretizações entre cerca de 50 micrómetro e cerca de 500 micrómetro, e em algumas concretizações, entre cerca de 100 micrómetro e cerca de 300 micrómetro. A área da secção transversa do canal também pode variar. Por exemplo, a área da secção transversa pode ser de entre cerca de 50 micrómetro quadrado e cerca de 1.000 micrómetro quadrado, em algumas concretizações entre cerca de 100 micrómetro quadrado e cerca de 500 micrómetro quadrado, e em algumas concretizações, entre cerca de 150 micrómetro quadrado e cerca de 350 micrómetro quadrado. Além disto, a razão de aspecto (comprimento/dimensão da secção transversa) do canal pode variar entre cerca de 1 e cerca de 50, em algumas concretizações entre cerca de 5 e cerca de 40, e em algumas concretizações entre cerca de 10 e cerca de 20. Nos casos em que a dimensão da secção transversa (por exemplo, largura, diâmetro, etc.) e/ou o comprimento variem em função do comprimento, a razão de aspecto pode ser determinada a partir das dimensões médias.

Deve entender-se que o número de microagulhas ilustrado nas figuras se destina apenas a propósitos ilustrativos. 0 número de microagulhas real utilizado numa montagem de microagulhas pode, por exemplo, variar entre cerca de 500 e cerca de 10.000, em algumas concretizações entre cerca de 2.000 e cerca de 8.000, e em algumas concretizações, entre cerca de 4,000 e cerca de 6.000.

Uma microagulha individual pode ter uma secção constante ou afunilada. Numa concretização, o diâmetro de uma microagulha pode ser máximo na zona da base da microagulha e tornar-se mais estreito até à extremidade distal da base. A microagulha também pode ser fabricada de modo a incluir um eixo contendo tanto uma porção de diâmetro constante (não afunilada) e uma porção afunilada. A microagulha pode ser formada com um eixo cuja secção transversa seja circular ou não circular. Por exemplo, a secção transversa de uma microagulha pode ser poligonal (por exemplo em forma de estrela, quadrada, triangular), oblonga, ou ter uma outra forma qualquer. O eixo pode ter um ou mais buracos e/ou canais. A dimensão das agulhas individuais pode ser optimizada dependendo da profundidade desejada para alvejamento, das necessidades de força da agulha para evitar quebra num tecido de um tio especifico, etc. Por exemplo, a dimensão da secção transversa de uma microagulha transdérmica pode ser de entre cerca de 10 nanómetro (nm) e 1 milímetro (mm), ou entre cerca de 1 micrómetro (pm) e cerca de 200 micrómetros, ou entre cerca de 10 micrómetro e cerca de 100 micrómetro. O diâmetro exterior pode ser de entre cerca de 10 micrómetro e cerca de 100 micrómetro e o diâmetro interior de uma agulha oca pode ser de entre cerca de 3 micrómetro e cerca de 80 micrómetro. A ponte tem tipicamente um raio menor ou igual a cerca de 1 micrómetro. O comprimento de uma microagulha dependerá em geral da aplicação pretendida. Por exemplo, uma microagulha pode ter entre cerca de 1 micrómetro e cerca de 1 milímetro de comprimento, por exemplo cerca de 500 micrómetros ou menos, ou entre cerca de 10 micrómetro e cerca de 500 micrómetro, ou entre cerca de 30 micrómetro e cerca de 200 micrómetro.

Um conjunto de microagulhas não precisa de incluir microagulhas que sejam todas idênticas. Um conjunto pode incluir uma mistura de microagulhas com diversos comprimentos, diâmetros exteriores, diâmetros interiores, formas da secção transversa, superfícies com nanoestrutura, e/ou espaçamentos entre as microagulhas. Por exemplo, as microagulhas podem ter espaços uniformes entre elas, tal como numa malha rectangular ou quadrada ou em circunferências concêntricas. O espaçamento pode depender de numerosos factores, incluindo a altura e a largura das microagulhas, bem como a quantidade e o tipo de qualquer substância que se pretenda fazer mover através das microagulhas. Embora possa ser útil uma grande variedade de disposições de microagulhas, uma disposição especialmente útil das microagulhas envolve um espaçamento "ponta-a-ponta" entre as microagulhas de cerca de 50 micrómetro ou mais, em algumas concretizações entre cerca de 100 e cerca 800 micrómetro, e em algumas concretizações, entre cerca de 200 e cerca de 600 micrómetro.

De novo em referência à Fig. 1, as microagulhas podem estar num substrato 20 (i.e., ligadas a ou unitárias com um substrato) de tal modo que elas estejam orientadas perpendiculares ou a um ângulo com o substrato. Numa concretização, as microagulhas podem estar orientadas perpendiculares ao substrato e pode proporcionar-se uma maior densidade de microagulhas por unidade de área de substrato. No entanto, um conjunto de microagulhas pode incluir uma mistura de orientações das microagulhas, de alturas, materiais, ou outros parâmetros. O substrato 20 pode ser construído de uma folha rígida ou flexível de metal, cerâmico, plástico ou outro material. O substrato 20 pode ter uma espessura variável para satisfazer as necessidades do dispositivo, tal como cerca de 1.000 micrómetro ou menos, em algumas concretizações entre cerca de 1 e cerca de 500 micrómetro, e em algumas concretizações, entre cerca de 10 e cerca de 200 micrómetro.

De acordo com a descrição presente, uma superfície de microagulha pode definir uma nanotopografia lá existente com um padrão aleatório ou organizado. A Fig. 3 ilustra esquematicamente as pontas de duas microagulhas 22 representativas. As microagulhas 22 definem uma cavidade central 24 tal como se pode utilizar para um agente pelas microagulhas 22. A superfície 25 das microagulhas 22 define a nanotopografia 26. Nesta concretização específica, a nanotopografia 26 define um padrão aleatório na superfície 25 da microagulha 22. A microagulha pode incluir uma pluralidade de estruturas idênticas formadas numa superfície ou pode incluir estruturas diferentes formadas com diversos tamanhos. Um padrão previamente determinado de estruturas pode incluir uma mistura de estruturas com diversos comprimentos, diâmetros e espaçamentos entre as estruturas. Por exemplo, as estruturas podem estar espaçadas entre si de uma maneira uniforme, tal como de acordo com uma malha rectangular ou quadrada ou em circunferências concêntricas. Numa concretização, as estruturas podem variar com respeito ao seu tamanho e podem formar uma nanotopografia complexa. Por exemplo, uma nanotopografia complexa pode definir um fractal ou uma geometria do tipo fractal.

Tal como se utiliza neste documento, o termo "fractal" refere-se em geral a uma estrutura geométrica ou física com uma forma fragmentada a todas as escalas de medição entre a maior e a menor escala, de tal modo que determinadas propriedades matemáticas ou físicas da estrutura se comportam como se as dimensões da estrutura fossem maiores do que as suas dimensões espaciais. As propriedades matemáticas ou físicas com interesse podem incluir, por exemplo, o perímetro de uma curva ou o caudal num meio poroso. A forma geométrica de um fractal pode ser dividida em partes, cada uma das quais define auto-semelhança. Adicionalmente, um fractal tem uma definição em recurso e tem uma estrutura fina a escalas arbitrariamente pequenas.

Tal como se utiliza neste documento, o termo "semelhante a fractal" refere-se em geral a uma estrutura geométrica ou física com uma ou mais, mas não todas, as características de um fractal. Por exemplo, uma estrutura semelhante a um fractal pode incluir uma forma geométrica constituída por partes autossemelhantes, mas pode não incluir uma estrutura fina a uma escala arbitrariamente pequena. Noutro exemplo, uma forma geométrica ou uma estrutura física semelhante a um fractal pode não diminuir (ou aumentar) em escala igualmente entre iterações de escala, como acontece num fractal, embora aumente ou decresça entre iterações recursivas de uma forma geométrica do padrão. Um padrão semelhante a um fractal pode ser mais simples que um fractal. Por exemplo, ele pode ser regular e relativamente fácil de descrever em linguagem de geometria Euclideana clássica, enquanto um fractal não o é.

Uma superfície de microagulha definindo uma nanotopografia complexa inclui estruturas com a mesma forma geométrica geral, que de acordo com a invenção presente têm uma forma de pilar. Os pilares podem ser formados a diferentes escalas de medição (por exemplo, pilares a uma nanoescala bem como pilares a uma microescala). Adicionalmente, podem formar-se estruturas num conjunto organizado ou com uma distribuição aleatória. Em geral, pelo menos uma parte das estruturas podem ser nanoestruturas formadas a uma escala de nanodimensão, por exemplo, definindo uma dimensão de secção transversal inferior a cerca de 500 nanómetro, por exemplo menos do que cerca de 400 nanómetro, menos do que cerca de 250 nanómetro, ou menos do que cerca de 100 nanómetro. A dimensão da secção transversal das nanoestruturas pode ser em geral maior do que cerca de 5 nanómetro, por exemplo maior do que cerca de 10 nanómetro, ou maior do que cerca de 20 nanómetro. Por exemplo, as nanoestruturas podem definir uma área de secção transversal de entre cerca de 5 nanómetro e cerca de 500 nanómetro, de entre cerca de 20 nanómetro e cerca de 400 nanómetro, ou e entre cerca de 100 nanómetro e cerca de 300 nanómetro. Nos casos em que a dimensão da secção transversal de uma nanoestrutura varie como função da altura da nanoestrutura, pode determinar-se a área da secção transversal como uma média entre a da base e a da ponta da nanoestrutura, ou como o máximo da secção transversal da estrutura, por exemplo a área da secção transversal na base de uma nanoestrutura em forma de cone. A Fig. 4 ilustra uma concretização de uma nanotopografia complexa tal como pode ser formada numa superfície. Este padrão em especial inclui um pilar central grande 100 e pilares circundantes 102, 104, com menores dimensões proporcionados num padrão regular. Tal como se pode ver, este padrão inclui uma iteração de pilares, cada um dos quais é formado com a mesma forma geral, mas que variam no tocante à sua dimensão horizontal. Este padrão complexo específico é um exemplo de um padrão do tipo fractal que não inclui uma alteração idêntica de escalas entre iterações recursivas sucessivas. Por exemplo, enquanto os pilares 102 são em primeiro lugar nanoestruturas que definem uma dimensão horizontal que é cerca de um terço da do maior pilar 100, que é uma microestrutura, os pilares 104 são segundas nanoestruturas que definem uma dimensão horizontal que é cerca de metade da dos pilares 102.

Um perfil que inclui estruturas com dimensões diferentes pode incluir estruturas maiores com uma dimensão de secção transversal formada numa escala maior, por exemplo, microestruturas com uma dimensão de secção transversal maior do que cerca de 500 nanómetro em combinação com nanoestruturas mais pequenas. Numa concretização, as microestruturas de uma nanotopografia complexa podem ter uma dimensão da secção transversal entre cerca de 500 nanómetro e cerca de 10 micrómetro, entre cerca de 600 nanómetro e cerca de 1.5 micrómetro, ou entre cerca de 650 nanómetro e cerca de 1,2 micrómetro. Por exemplo, a nanotopografia complexa da Fig. 4 inclui pilares com uma microdimensão 100 com uma dimensão da secção transversa de cerca de 1,2 micrómetro.

Quando um padrão inclui uma ou mais microestruturas maiores, por exemplo, com uma dimensão da secção transversal maior do que cerca de 500 nanómetro, determinada quer como a média da dimensão da secção transversal da estrutura ou como a maior dimensão da secção transversal na estrutura, a nanotopografia complexa também incluirá nanoestruturas, por exemplo, primeiras nanoestruturas, segundas nanoestruturas com uma dimensão e/ou forma diferentes, etc. Por exemplo, os pilares 102 da nanotopograf ia complexa da Fig. 4 têm uma dimensão da secção transversal de cerca de 400 nanómetro, e os pilares 104 têm uma dimensão da secção transversal de cerca de 200 nanómetro. A nanotopografia pode ser formada por qualquer número de elementos diferentes. Por exemplo, um padrão de elementos pode incluir dois elementos diferentes, três elementos diferentes, ilustrando-se um exemplo deste caso na Fig. 4, quatro elementos diferentes, ou mais. As proporções relativas da recorrência de cada elemento diferente também podem variar. Numa concretização, os elementos mais pequenos de um perfil estarão presentes em maiores números do que os elementos maiores. Por exemplo no padrão da Fig. 4, existem oito pilares 104 por cada pilar 102, e existem oito pilares 102 por cada pilar central grande 100. Quando os elementos aumentam de tamanho, pode em geral haver menos recorrências dos elementos na nanotopografia. A título de exemplo, um primeiro elemento que é cerca de 0,5, por exemplo entre cerca de 0,3 e cerca de 0,7 na sua dimensão da secção transversal enquanto um segundo elemento, maior, pode estar presente na topografia cerca de cinco vezes ou mais do que o segundo elemento. Um primeiro elemento que seja cerca de 0,25, ou entre cerca de 0,15 e cerca de 0,3 na sua dimensão da secção transversal enquanto um segundo elemento maior pode estar presente na topografia cerca de 10 vezes mais do que o segundo elemento. O espaçamento de elementos individuais também pode variar. Por exemplo, o espaçamento entre os centros das estruturas individuais podem ser de entre cerca de 50 nanómetro a cerca de 1 micrómetro, por exemplo entre cerca de 100 nanómetro e cerca de 500 nanómetro. Por exemplo, o espaçamento centro a centro entre estruturas pode ser numa escala nanodimensional. Por exemplo, quando se considera o espaçamento entre estruturas de nanodimensão, o espaçamento centro a centro das estruturas pode ser menos do que cerca de 500 nanómetro. Isto não é uma obrigatoriedade de uma topografia, no entanto, e as estruturas individuais podem estar mais afastadas. O espaçamento entre centros das estruturas pode variar dependendo da dimensão das estruturas. Por exemplo, a razão entre a média da dimensão da secção transversal de duas estruturas adjacentes e o espaçamento entre centros entre estas duas estruturas, pode ser de entre cerca de 1:1 (por exemplo, em contacto) e cerca de 1:4, entre cerca de 1:1,5 e cerca de 1:3,5, ou entre cerca de 1:2 e cerca de 1:3. Por exemplo, o espaçamento entre centros pode ser cerca de duas vezes a média da dimensão da secção transversal de duas estruturas adjacentes. Numa concretização, as duas estruturas adjacentes tendo cada uma dimensão da secção transversal de cerca de 200 nanómetro podem apresentar um espaçamento entre centros de cerca de 400 nanómetro. Deste modo, a razão entre a média dos diâmetros do espaçamento entre centros neste caso é de 1:2. O espaçamento nas estruturas pode ser o mesmo, i.e., equidistante, ou pode ser variado para estruturas num padrão. Por exemplo, as estruturas mais pequenas de um padrão podem ser espaçadas entre si de uma primeira distância, e o espaçamento entre as estruturas mais pequenas e uma estrutura maior no padrão ou entre duas estruturas maiores do padrão, podem ser iguais ou diferentes daquela primeira distância.

Por exemplo, no padrão da Fig. 4, as estruturas mais pequenas 104 apresentam um espaçamento de centro a centro de cerca de 200 nanómetro. A distância entre os pilares maiores 102 e cada um dos pilares 104 circundantes é menor, cerca de 100 nanómetro. A distância entre o maior pilar 100 e cada um dos pilares circundantes 104 é também inferior ao espaçamento entre os centros dos pilares mais pequenos 104, cerca de 100 nanómetro. Isto não é evidentemente uma obrigatoriedade, e todas as estruturas podem ser equidistantes umas das outras ou pode existir uma qualquer variação das distâncias. Numa concretização, estruturas diferentes podem estar em contacto umas com as outras, por exemplo em cima umas de outras, tal como se descreve mais adiante, ou serem adjacentes umas às outras e estarem em contacto entre si.

As estruturas de uma topografia podem ser todas formadas com a mesma altura, em geral entre cerca de 10 nanómetro e cerca de 1 micrómetro, embora isto não seja obrigatório, e as estruturas individuais de um padrão podem variar de tamanho em uma, duas ou três dimensões. Numa concretização, algumas ou todas as estruturas de uma topografia podem ter uma altura inferior a cerca de 20 micrómetro, menor do que cerca de 10 micrómetro, ou menor do que cerca de 1 micrómetro, por exemplo menos do que cerca de 750 nanómetro, menos do que cerca de 680 nanómetro, ou menos do que cerca de 500 nanómetro. Por exemplo as estruturas podem ter uma altura de entre cerca de 50 nanómetro e cerca de 20 micrómetro ou de entre cerca de 100 nanómetro e cerca de 700 nanómetro. Por exemplo, as nanoestruturas ou microestruturas podem ter alturas de entre cerca de 20 nm e cerca de 500 nm, entre cerca de 30 nm e cerca de 300 nm, ou entre cerca de 100 nm e cerca de 200 nm, embora se deva entender que as estruturas podem ter nanodimensões na dimensão da secção transversal e podem ter uma altura que pode ser medida numa escala microdimensional, por exemplo maior do que cerca de 500 nm.

As estruturas microdimensionais podem ter a mesma altura ou alturas diferentes de estruturas nanodimensionais com o mesmo padrão. Por exemplo, as estruturas microdimensionais podem ter uma altura de entre cerca de 500 nanómetro e cerca de 20 micrómetro, ou de entre cerca de 1 micrómetro e cerca de 10 micrómetro, noutra concretização. As estruturas microdimensionais também podem ter uma dimensão da secção transversal numa microescala maior do que cerca de 500 nm, e podem ter uma altura numa nanoescala, menor do que cerca de 500 nm. A razão de aspecto das estruturas (razão entre a altura de uma estrutura e a dimensão da secção transversal da estrutura) pode ser de entre cerca de 0,15 e cerca de 30, entre cerca de 0,2 e cerca de 5, entre cerca de 0,5 e cerca de 3,5, ou entre cerca de 1 e cerca de 2,5. Por exemplo, a razão de aspecto das nanoestruturas pode ter um valor nestes intervalos. A superfície do dispositivo pode incluir um único caso de um padrão, tal como se ilustra na Fig. 4, ou pode incluir múltiplas iterações do mesmo ou de outros padrões. Por exemplo, a Fig. 5 ilustra um padrão superficial incluindo o padrão da Fig. 4 em múltiplas iterações ao longo de uma superfície. A formação de uma nanotopografia numa superfície pode incluir a área superficial sem um aumento correspondente em volume. Crê-se que um aumento da área superficial melhore a interacção de uma superfície com os materiais biológicos circundantes. Por exemplo, crê-se que um aumento da razão entre a área superficial e o volume encoraje uma interacção mecânica entre a nanotopografia e as proteínas circundantes, por exemplo, as proteínas da matriz extracelular (ECM) e/ou as da membrana plasmática.

Em geral, a razão entre a área superficial e o volume do dispositivo pode ser maior do que cerca de 10.000 cm-1, maior do que cerca de 150,000 cm-1, ou maior do que cerca de 750,000 cm-1. A determinação da razão entre a área superficial e o volume pode ser levada a cabo consoante qualquer metodologia padrão, tal como as que são conhecidas na técnica. Por exemplo, a área superficial de uma superfície pode ser obtida pelo método da adsorção física de gás (método de B.E.T.) com azoto como gás adsorvido, tal como se sabe em geral na técnica e foi descrito por Brunauer, Emmet, e Teller (J. Amer. Chem. Soc., 60, Fevereiro de 1938, págs. 309-319). A área superficial de BET pode ser inferior a cerca de 5 m2/g, numa concretização, por exemplo entre cerca de 0,1 m2/g e cerca de 4,5 m2/g, ou entre cerca de 0,5 m2/g e cerca de 3,5 m2/g. Também se podem estimar valores da área superficial e do volume a partir da geometria dos moldes utilizados para formar uma superfície, seguindo cálculos geométricos padrão. Por exemplo, pode estimar-se o volume consoante o volume calculado para cada elemento de um padrão e do número total de elementos do padrão numa área determinada, por exemplo, por toda a superfície de uma determinada microagulha.

Para um dispositivo que defina uma nanotopografia com um padrão complexo numa superfície, a nanotopografia pode ser caracterizada pela determinação da dimensão fractal do padrão. A dimensão fractal é uma quantidade estatística que proporciona uma indicação de quão completamente um fractal parece encher o espaço à medida que as iterações recursivas continuam para escalas mais e mais pequenas. A dimensão fractal de uma estrutura bidimensional pode ser representada por:

em que N(e) é o número de estruturas autossemelhantes necessárias para cobrir o objecto completo quando o objecto for diminuído a 1/e em cada dimensão espacial.

Por exemplo, quando se considera o fractal bidimensional conhecido como triângulo de Sierpenski ilustrado na Fig. 6, em que os pontos médios dos três lados de um triângulo equilátero estão ligados sendo removido o triângulo interno resultante, a dimensão fractal é calculada como se segue:

£)=1,585

Deste modo, o fractal triângulo de Sierpenski exibe um aumento no comprimento de linhas em relação ao triângulo equilátero bidimensional original. Adicionalmente, este aumento do comprimento das linhas não é acompanhado por um aumento correspondente da área. A dimensão fractal do padrão ilustrado na Fig. 4 é cerca de 1,84. Numa concretização, a nanotopografia da superfície do dispositivo pode exibir uma dimensão fractal maior do que cerca de 1, por exemplo entre cerca de 1,2 e cerca de 5, entre cerca de 1,5 e cerca de 3, ou entre cerca de 1,5 e cerca de 2,5.

As Figs. 7A e 7B ilustram imagens com aumentos crescentes de outro exemplo de uma nanotopografia complexa. A nanotopograf ia das Figs. 7A e 7B inclui um conjunto de pilares 70 de tipo fibroso localizados sobre um substrato. No terminal distai de cada pilar individual, o pilar divide-se em múltiplos elementos fibrosos mais pequenos 60. No terminal distai de cada um destas fibras mais pequenas 60, cada fibra divide-se mais uma vez em múltiplos filamentos (não visíveis nas Figs. 7A e 7B). As estruturas formadas na superfície que têm uma razão de aspecto maior do que cerca de 1 podem ser flexíveis, tal como as estruturas ilustradas nas Figs. 7A e 7B, ou podem ser rígidas.

As Figs. 7C e 7D ilustram outro exemplo de uma nanotopografia complexa. Nesta concretização, uma pluralidade de pilares 72 incluindo cada um uma zona oca anelar através deles 71 são formados num substrato. No terminal distai de cada fibra em pilar oco, é formada uma pluralidade de pilares mais pequenos 62. Tal como se pode ver, os pilares das Figs. 7C e 7D mantêm a sua rigidez e orientação vertical. Adicionalmente, e em contraste com padrões anteriores, os pilares mais pequenos 62 desta concretização diferem em forma dos pilares 72. Especificamente, os pilares mais pequenos 62 não são ocos, mas sólidos. Deste modo, a nanotopografia incluindo estruturas formadas a diferentes escalas não necessita de ter todas as estruturas formadas com a mesma forma, e as estruturas podem variar tanto em tamanho como em forma, em relação às estruturas com escala diferente. A Figura 8 ilustra outro padrão, incluindo estruturas nanodimensionais que podem ser formadas na superfície do dispositivo. Como se pode ver, nesta concretização, as estruturas individuais no padrão podem ser formadas com a mesma dimensão geral, mas com diferentes orientações e formas umas das outras.

Além de ou em alternativa aos métodos mencionados acima, uma superfície pode ser caracterizada por outros métodos incluindo, sem limitação, a aspereza da superfície, o módulo elástico, e a energia da superfície. São em geral conhecidos na técnica métodos para determinar a aspereza da superfície. Por exemplo, um processo do microscópio de força atómica em contacto ou em modo de não contacto, podem ser utilizados de acordo com a prática normal para determinar a aspereza superficial de um material. A aspereza superficial que pode ser utilizada para caracterizar uma microagulha pode incluir a aspereza média (RA) , a aspereza mínima quadrada, a tortuosidade, e/ou a curtose. Em geral, a aspereza média superficial (i.e., a altura média aritmética da superfície é um parâmetro de aspereza tal como definido na série ISO 25178) de uma superfície, definindo uma nanotopografia fabricada nela que pode ser inferior a cerca de 200 nanómetro, menor que cerca de 190 nanómetro, menor que cerca de 100 nanómetro, ou menor que cerca de 50 nanómetro. Por exemplo, a aspereza média superficial pode ser entre cerca de 10 nanómetro e cerca de 200 nanómetro, ou entre cerca de 50 nanómetro e cerca de 190 nanómetro. 0 dispositivo pode ser caracterizado pelo módulo elástico da superfície com nanopadrão, por exemplo pela alteração do módulo elástico aquando da adição de uma nanotopografia a uma superfície. Em geral, a adição de uma pluralidade de estruturas formando uma nanotopografia a uma superfície pode diminuir o módulo elástico de um material, tal como a adição de estruturas com nanodimensão a uma superfície levará a uma diminuição da continuidade da superfície e a uma alteração relacionada da área superficial. Em comparação com uma superfície semelhante formada pelo mesmo processo e a partir dos mesmos materiais, mas para um padrão de nanotopografia na superfície, o dispositivo incluindo nanotopografia na superfície pode exibir uma diminuição do módulo elástico de entre cerca de 35 % e cerca de 99 %, por exemplo entre cerca de 50 % e cerca de 99 %, ou entre cerca de 75 % e cerca de 80 %. A título de exemplo, o módulo de compressão efectivo de uma superfície com um nanopadrão pode ser menos do que cerca de 50 MPa, ou menos do que cerca de 20 MPa. Numa concretização, o valor efectivo do módulo de compressão pode ser de entre cerca de 0,2 MPa e cerca de 50 MPa, entre cerca de 5 MPa e cerca de 35 MPa, ou entre cerca de 10 MPa e cerca de 20 MPa. O módulo efectivo da tensão de corte pode ser inferior a cerca de 320 MPa, ou inferior a cerca de 220 MPa. Por exemplo, o módulo efectivo da tensão de corte pode ser de entre cerca de 4 MPa e cerca de 320 MPa, ou entre cerca de 50 MPa e cerca de 250 MPa, numa concretização. O dispositivo incluindo nanotopografia pode também incluir um aumento da energia da superfície em comparação com a de uma microagulha semelhante, mas que não tenha uma superfície definindo um padrão de nanotopografia. Por exemplo, uma microagulha incluindo uma nanotopografia formada sobre ela pode exibir um aumento da energia superficial em comparação com a de uma microagulha semelhante nos mesmos materiais e formada consoante os mesmos métodos, excepto pela inclusão de um padrão de nanotopografia numa superficie. Por exemplo, o ângulo de contacto com a água de uma superficie incluindo uma nanotopograf ia nela pode ser maior do que cerca de 80°, maior do que cerca de 90°, maior do que cerca de 100°, ou maior do que cerca de 110°. Por exemplo, o ângulo de contacto da água com uma superficie pode ser de entre cerca de 80° e cerca de 150°, e entre cerca de 90° e cerca de 130°, ou de entre cerca de 100° e cerca de 120°, numa concretização.

Quando se formam nanoestruturas na superficie do dispositivo, a densidade de empacotamento das estruturas pode ser maximizada. Por exemplo, um empacotamento quadrado (Fig. 9A) , um empacotamento hexagonal (Fig. 9B) , ou uma qualquer variante deles pode ser utilizado para padronizar os elementos num substrato. Quando se concebe um padrão no qual elementos de diversas dimensões com áreas de secções transversas A, B, e C são adjacentes uns aos outros num substrato, pode utilizar-se empacotamento em circunferências tal como se indica na Fig. 9C. Evidentemente, as variações da densidade de empacotamento e a determinação das alterações associadas nas caracteristicas de uma superficie encontram-se bem adentro das capacidades de quem tenha conhecimentos médios da técnica.

Durante a utilização, um dispositivo com microagulhas pode interactuar com uma ou mais componentes do tecido conjuntivo dérmico. 0 tecido conjuntivo é o quadro suportando outros tipos de tecido, i.e., tecido epitelial, muscular e nervoso. 0 tecido conjuntivo inclui em geral células individuais mantidas adentro da ECM. A ECM, por seu lado, inclui a substância de base (por exemplo, os minerais do osso, o plasma do sangue, etc.) e a componente fibrosa incluindo colagéneo, fibronectina, lamininas, etc. 0 tecido conjuntivo pode assumir arquitecturas muito dissidentes, desde a do sangue, em que está ausente a componente fibrosa e a substância de base é fluida, a tecido conjuntivo denso como se encontra na pele, que inclui uma proporção relativamente elevada de fibras extracelulares (por exemplo, colagéneo) e pode conter pouco ou nada das outras componentes do tecido conjuntivo. Existem muitos tipos especializados do tecido conjuntivo na pela, um exemplo sendo o tecido elástico, no qual fibras elásticas são a componente principal do tecido e a quantidade de factores habitualmente presentes noutros tipos de tecido conjuntivo, tais como colagénio e proteoglicanas, pode ser minima. A nanotopografia da superfície de uma microagulha pode proporcionar uma interacção melhorada entre a microagulha e as componentes biológicas do tecido conjuntivo dérmico da área da entrega. Por exemplo, as microagulhas de um dispositivo de entrega transdérmica podem interactuar directamente com proteínas da ECM e/ou com células individuais tais como queratinócitos, células de Langerhans do stratum spinosum ou as células basais não diferenciadas do stratum germinativum. Podem utilizar-se em dispositivos transdérmicos agulhas mais longas para aceder a componentes da derme, por exemplo células sanguíneas do leito capilar. Devido à interacção melhorada entre o dispositivo e as componentes biológicas locais, o tecido circundante pode ser menos atreito a exibir uma reacção contra corpos estranhos, o que pode diminuir a inflamação local e melhorar a entrega dos agentes activos. Numa concretização, o dispositivo pode desempenhar um papel mais activo na entrega de agentes. Por exemplo, a interacção entre uma nanotopografia e as componentes biológicas circundantes pode facilitar a entrega de materiais com massa molecular elevada, por exemplo através da abertura de junções estreitas no stratum granulosum.

Embora não se pretenda qualquer sujeição a nenhuma teoria em especial, crê-se que a nanotopografia facilita uma melhor interacção com as componentes biológicas por dois mecanismos. Segundo um desses mecanismos, a nanotopografia pode facilitar a capacidade de uma microagulha mimetizar a ECM num local de entrega. Por exemplo, a nanotopografia de uma microagulha pode mimetizar uma ou mais componentes da membrana basal de um local de entrega. Aquando da utilização, uma célula pode entrar em contacto com a nanotopografia de uma microagulha e reagir de um modo semelhante a um contacto típico com a estrutura natural (por exemplo, a proteína da membrana basal) mimetizada pela nanotopografia. Deste modo, o dispositivo pode interactuar directamente com uma célula para regular ou para modular (i.e., alterar) o comportamento da célula, por exemplo, a transdução de sinal pela célula, melhorando deste modo a entrega de um agente através de barreiras naturais bem como melhorando a endocitose dos agentes entregues pelo dispositivo.

De acordo com um segundo mecanismo, uma nanotopografia pode interactuar com componentes biológicas não celulares do tecido conjuntivo local, tais como proteínas da ECM. Por exemplo, as proteínas da ECM podem ser adsorvidas e dessorvidas da superfície de uma microagulha. A adsorção/dessorção das proteínas da ECM pode alterar a química do ambiente local, o que pode levar a alterações do comportamento das células. De acordo com este segundo mecanismo, o dispositivo pode afectar indirectamente o comportamento de uma célula. Por exemplo, a adsorção de uma ou mais proteínas da ECM à superfície do dispositivo pode regular ou modular indirectamente a transdução de sinal, intracelular e/ou intercelular.

Devido a uma melhor interacção com as componentes biológicas circundantes, os dispositivos podem facilitar uma melhor absorção de um agente entregue. Por exemplo, o perfil farmacocinético (PK) (i.e., o perfil da absorção através das membranas epiteliais) de uma proteína terapêutica pode ser melhorado pela utilização de um dispositivo incluindo um padrão de nanotopografia. A titulo de exemplo, uma proteína terapêutica com uma massa molecular maior do que 100 kDa, por exemplo de entre cerca de 100 kDa e cerca de 200 kDa, ou de cerca de 150 kDa, pode ser entregue por via transdérmica por intermédio de um pacho definindo uma nanotopografia nele. Numa concretização, pode utilizar-se um pacho para entregar uma dose única da proteína terapêutica, por exemplo entre cerca de 200 e cerca de 500 yL, ou cerca de 250 pL. Depois da ligação do pacho transdérmico à pele, o destinatário pode exibir um perfil PK que reflecte um aumento rápido na concentração no soro sanguíneo até entre cerca de 500 e cerca de 1.000 nanograma de terapêutico por mililitro por centímetro quadrado da área do pacho, por exemplo entre cerca de 750 e cerca de 850 nanograma de terapêutico por mililitro e por centímetro quadrado de área do pacho, passadas entre cerca de 1 e cerca de 4 horas da administração. Este aumento rápido inicial do teor no soro sanguíneo, que reflecte uma absorção rápida do terapêutico através da barreira dérmica, pode ser seguido por um declínio menos rápido da concentração no soro sanguíneo ao longo de entre cerca de 20 e cerca de 30 horas, por exemplo ao longo de cerca de 24 horas, até a um teor desprezável do terapêutico no soro sanguíneo. Além disto, a absorção rápida do terapêutico entregue pode ser acompanhada por pouca ou nenhuma inflamação. Em particular, para além de promover uma melhor entrega de um agente através de uma barreira transdérmica, este dispositivo pode também limitar a reacção a corpos estranhos e outras reacções indesejáveis, tais como a inflamação. A utilização dos dispositivos anteriormente conhecidos, tais como pachos transdérmicos sem nenhuma nanotopografia definida na superfície de contacto com a pele, leva amiúde a áreas locais de inflamação e irritação.

As estruturas da nanotopografia podem mimetizar e/ou interactuar com uma ou mais proteínas da ECM tais como colagéneo, laminina, fibronectina, etc. Isto pode alterar directa ou indirectamente uma proteína da membrana celular no que diz respeito a uma ou mais características tais como a conformação, e energia livre, a densidade local. Incluem-se nos exemplos de proteínas da membrana celular, sem limitação, as integrinas, a viniculina ou outras proteínas de adesão focais, a clatrina, os receptores da membrana tais como os receptores acoplados com proteína G, etc. Esta alteração pode induzir alterações na superfície celular e/ou adentro da célula através de efeitos a jusante através do citoesqueleto e no citoplasma.

As células na área local circundante do dispositivo podem manter um microambiente anti-inflamatório quando o dispositivo esteja a mimetizar melhor o ambiente local quer directa, quer indirectamente, devido à adsorção superficial de proteína. Deste modo, podem ser entregues materiais por utilização do dispositivo sem desenvolvimento de uma reacção a corpo estranho ou imunológica.

Os tipos de células específicos que podem ser directa ou indirectamente afectados pela presença de uma microagulha podem incluir células do tecido conjuntivo dérmico circundante. Por exemplo, uma superfície de microagulha definindo uma nanotopografia pode estar localizada numa área que inclua células de Langerhans, macrófagos, e/ou células T sem despoletar uma reacção a um corpo estranho, ou imunológica. As células de Langerhans podem absorver e processar um antigénico para se tornarem células apresentando antigénicos de modo completamente funcional. Os macrófagos e as células T desempenham um papel central na iniciação e na manutenção da reacção imunológica. Uma vez activadas por estímulos patológicos ou imunogénicos, por exemplo através de uma célula de Langerhans, as células T podem libertar IL-2, IL-4, INF-γ, e outras citoquinas inflamatórias. Os macrófagos respondem no processo libertando uma série de mediadores inflamatórios, incluindo TNF-α, IL-1, IL-8, IL-11, IL-12, óxido nítrico, IL-6, GM-CSF, G-CSF, M-CSF, IFN-a, IFN-β e outros. As citoquinas libertadas activam outras células imunológicas e algumas também podem actuar como agentes citotóxicos independentes. Uma libertação excessiva e mediadores inflamatórios derivados de macrófagos e de células T pode levar a lesões nas células normais e nos tecidos circundantes.

Sem pretender nenhuma ligação a qualquer teoria em especial, crê-se que por interacção com um substrato com um nanopadrão, as células individuais podem regular em alta ou em baixa a produção de determinadas citoquinas, incluindo determinadas quimioquinas. Através desta alteração do perfil de expressão, a reacção celular a um serviço de entreqa de um fármaco pode ser minimizada. Por exemplo, a inflamação e/ou a reacção a um corpo estranho podem ser minimizadas por regulação em alta de uma ou mais citoquinas anti-inflamatórias e/ou por regulação em baixa de uma ou mais citoquinas pró-inflamatórias. Muitas citoquinas têm sido caracterizadas consoante os seus efeitos em relação à inflamação. As citoquinas pró-inflamatórias que podem demonstrar perfis de expressão alterados quando expressando células são afectadas pela presença de um dispositivo incluindo uma nanotopografia fabricada nela pode incluir, sem limitação, IL-la, IL-Ιβ, IL-2, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL16, MIG, ΜΙΡ-Ια, ΜΙΡ-1β, KC, MCP-1, TNF-a, GM-CSI, VEGF, e outras semelhantes. As citoquinas anti-inflamatórias que podem demonstrar um perfil de expressão alterado podem incluir, sem limitação, IL-lra, IL-4, IL-10, IL-13, e outras semelhantes. As citoquinas associadas a reacções a corpo estranho que podem demonstrar um perfil de expressão alterado podem incluir, sem limitação, IL-4, IL-10, IL-13, e assim por diante. 0 óxido nítrico é reconhecido como um mediador e como um regulador das reacções inflamatórias. Por influenciar o ambiente local, uma microagulha pode limitar a libertação de óxido nítrico a partir das células circundantes. Isto pode ser vantajoso uma vez que o óxido nítrico pode possuir propriedades tóxicas em relação a um agente activo que esteja a ser entregue e também pode ter efeitos nocivos sobre o tecido do próprio sujeito (Korhonen et al., Curr. Drug Targets Inflamm. Allergy 4(4): 471-9, 2005). O óxido nítrico também pode interactuar com oxigénio molecular e com o anião superóxido para produzir espécies de oxigénio reactivo (ROS) que podem modificar diversas funções celulares. Estes efeitos indirectos do óxido nítrico podem desempenhar um papel significativo na inflamação; em que o óxido nítrico pode ser produzido em quantidades elevadas pela óxido nítrico sintase induzível (iNOS) e as ROS podem ser sintetizadas por células inflamatórias activadas. 0 óxido nítrico pode ser produzido por queratinócitos, fibroblastos, células endoteliais, e possivelmente ouras, qualquer uma das quais podem ser directa ou indirectamente afectadas pela nanotopografia de uma microagulha. A inibição da síntese de óxido nítrico tal como pode ser proporcionada pela nanotopograf ia de uma superfície de microagulha pode afectar a contracção de feridas, depois da organização do colagéneo, e alterar a espessura da neoepiderme. A migração de células mastro e a angiogénese em feridas também podem ser afectadas pela inibição do óxido nítrico. Devido aos caminhos variáveis da regulação, e sem que se assuma nenhuma dependência em relação a nenhuma teoria, o dispositivo pode aumentar a produção de óxido nítrico e/ou atrasar a degradação de óxido nítrico, enquanto noutra concretização, o dispositivo pode diminuir a produção de óxido nítrico e/ou acelerar a degradação de óxido nítrico. A interacção do dispositivo com as componentes de uma rede de células ou de uma camada da epiderme pode modular (i.e., alterar) a estrutura das junções intercelulares nela existentes. Uma junção intracelular pode ser pelo menos uma junção seleccionada de entre o conjunto constituído pelas junções estreitas, as junções de faltas, e os desmassomas. A título de exemplo, a interacção entre componentes biológicas e estruturas com uma nanotopografia pode modular proteínas de uma rede celular de modo a induzir a abertura de junções estreitas no stratum granulosum, proporcionando deste modo uma melhor entrega de um agente activo através da epiderme, e numa concretização específica, um agente activo com massa molecular elevada. A nanotopografia do dispositivo pode mimetizar e/ou adsorver uma ou mais componentes da ECM. Em geral, a ECM inclui tanto a matriz intersticial como a membrana basal. A matriz intersticial é constituída por misturas complexas de proteínas e proteoglicanas e, no caso do osso, depósitos minerais. A membrana basal inclui tanto uma lâmina basal como a lâmina reticular lamina e âncoras e suportes como o epitélio e o endotélio. A constituição específica da ECM pode variar dependendo do tipo específico de tecido, mas em geral incluirá uma série de colagéneos, lamininas, fibronectina e elastinas. Deste modo, a nanotopografia do dispositivo pode ser concebida para interactuar com componentes de um determinado local ou pode em alternativa ser concebida mais em geral, por exemplo, para interactuar com componentes da estrutura dérmica comum da maior parte da pele.

As estruturas da nanotopografia podem interactuar com colagéneo, que é uma proteina de membrana basal comum existente na ECM dérmica. Os colagéneos são glicoproteínas insolúveis, extracelulares que existem em toos os animais e são as proteínas mais abundantes no corpo humano. Elas são componentes estruturais essenciais da maior parte dos tecidos conjuntivos, incluindo cartilagem, osso, tendões, ligamentos, fáscia e pele. Até à data, foram identificados em seres humanos 19 tipos diferentes de colagéneos. Os tipos principais incluem o Tipo I, que é a principal componente de tendões, ligamentos, e ossos; o Tipo II, que representa mais do que 50 % da proteína na cartilagem, e que também é utilizado para construir o notocórdio dos embriões dos vertebrados; o Tipo III, que fortalece as paredes de estruturas ocas como artérias, o intestino, e o útero, e o Tipo IV, que forma a lâmina basal dos epitélios. Uma malha de colagéneos do Tipo IV proporciona o filtro para os capilares sanguíneos e os glomérulos renais. Os outros 15 tipos de colagéneo, embora sejam muito menos abundantes, não são menos importantes para a função da ECM. A unidade básica dos colagéneos é um polipéptido que amiúde tem o perfil Gly-Pro-Y ou Gly-X-Hyp, em que X e Y podem ser qualquer um de diversos outros resíduos de aminoácidos. 0 polipéptido resultante é torcido numa hélice alongada, esquerda. Quando sintetizados, o terminal N e o terminal C do polipéptido têm domínios globulares, que mantém a molécula solúvel.

Tal como se utiliza neste documento, o termo "polipéptido" refere-se em geral a uma cadeia molecular de aminoácidos e não se refere a um comprimento específico do produto, deste modo, péptidos, oligopéptidos e proteínas estão incluídos na definição de polipéptido. Este termo também pretende incluir polipéptidos que tenham sido submetidos a modificações após a expressão tais como, por exemplo, glicosilações, acetilações, fosforilações e assim por diante. Tal como se utiliza neste documento, o termo "proteína" refere-se em geral a uma cadeia molecular de aminoácidos que é capaz de interactuar estruturalmente, enzimaticamente ou de outra forma com outras proteínas, polipéptidos ou quaisquer outras moléculas orgânicas ou inorgânicas.

As abreviaturas comuns simbolizando aminoácidos, e os símbolos com uma letra, tal como se descrevem adiante na Tabela 1, são utilizados ao longo de toda esta descrição.

Tabela 1

0 tropocolagéneo é uma subunidade de agregados de colagénio maiores tais como fibrilhas. Tem cerca de 300 nanómetro de comprimento e 1,5 nanómetro de diâmetro, é constituído por três cadeias polipeptídicas, possuindo cada uma a conformação de uma hélice esquerda. A nanotopografia da superfície do dispositivo pode interactuar com e/ou mimetizar o tropocolagéneo bem como o colagéneo. Numa concretização, a nanotopografia pode ser mais complexa e pode mimetizar e/ou interactuar tanto com tropocolagéneo numa nanoescala como com o colagéneo a uma microescala. Por exemplo, uma componente maior da nanotopografia pode mimetizar as três hélices esquerdas do tropocolagéneo que estão enroladas em conjunto para proporcionar uma mola enrolada direita, uma hélice tripla ou uma "super hélice", estrutura quaternária cooperativa estabilizada por muitas ligações em ponte de hidrogénio. Com o colagéneo de Tipo I e possivelmente com todos os colagéneos de fibrilha se não com todos os colagéneos, cada hélice tripla associa-se a uma super-super bobina que e referida como a microfibrilha do colagéneo. Cada microfibrilha está interdigitada com as microfibrilhas vizinhas. Em alguns colagéneos (por exemplo, do Tipo II), os três polipéptidos que compõem a microfibrilha são idênticos. Noutros colagéneos (por exemplo, do Tipo I), dois polipéptidos de um tipo (produto genético) montam-se com um segundo polipéptido, semelhante, mas diferente. A laminina é outra membrana basal proteica habitual da pele que pode existir na área local do dispositivo. A laminina é uma de uma família de complexos proteicos heterotriméricos formado de diversas combinações de cadeias subunitárias diferentes α, β, e γ. As lamininas em geral podem ser encontradas primariamente nas membranas basais da ECM e interactuam com outras macromoléculas da matriz para contribuir para a diferenciação celular, para o seu movimento e para a sua manutenção. As diferentes cadeias de laminina, oí-1 a a-5, β-l a β-3, e γ-l a γ-3, podem teoricamente formar muitas isoformas triméricas, mas apenas foi confirmada a existência de 15 das isoformas possíveis.

As lamininas têm a forma de uma cruz incluindo três braços mais curtos e um braço longo. Os três braços mais curtos são especialmente bons para se ligarem a outras moléculas de laminina, levando à formação de folhas na membrana basal. 0 braço longo é em geral o local de ligação de células, ligando-se a membranas celulares e a outras moléculas da ECM, o que ajuda a ancorar células de tecido organizado à membrana.

Incluem-se também nas lamininas subdomínios com geometrias bem determinadas. Por exemplo, a porção terminal da cadeia a3 da laminina-332, o domínio G, uma estrutura basal, está por sua vez subdividida em 5 subdomínios, Gl, G2, G3, G4 e G5. Demonstrou-se que os subdomínios G da cadeia a3 de laminina-332 são necessários para a aderência da laminina-332 a células que possuem determinadas integrinas receptoras na sua superfície celular. Deste modo, estruturas nanodimensionais de uma nanotopografia podem mimetizar um ou mais subdomínios da laminina. Num padrão mais complexo, estas estruturas nanodimensionais podem ser combinadas com estruturas maiores que podem mimetizar uma proteína inteira da laminina. Uma nanotopografia também pode em alternativa adsorver/dessorver a laminina e deste modo afectar o ambiente local.

Uma nanotopografia pode interactuar com a fibronectina, que está envolvida na reparação de tecidos, na embriogénese, na coagulação do sangue e na migração e adesão de células. Na ECM a fibronectina existe sob a forma de um dímero de glicoproteína, insolúvel. A estrutura da fibronectina é semelhante à de um bastão, constituído por três tipos diferentes de módulos homólogos, repetidos, dos Tipos I, II e III. Estes módulos, através de parte ou da totalidade da mesma cadeia de aminoácidos, são tipicamente considerados como "pérolas num cordão", cada um deles ligado aos próximos agentes de ligação curtos.

Doze módulos do Tipo I constituem a região do terminal carboxilo e a região do terminal amino da proteína, e estão envolvidos sobretudo na ligação a fibrina e colagéneo. Só existem dois módulos do tipo II na fibronectina. Eles são instrumentais na ligação ao colagéneo. 0 módulo mais abundante na fibronectina é de Tipo III, contendo a sequência RGD receptora de fibronectina e também locais receptores para outras integrinas e par heparina. Dependendo do tipo de tecido e/ou das condições celulares, a molécula de fibronectina é constituída por 15-17 módulos de tipo III. Além disto, existe um módulo que não é de nenhuma destas categorias, denominado IIICS. Este módulo, em conjunto com EDB e EDA (ambos módulos de tipo III), é regulado através de uma emenda alternativa do pré-mARN de FN. As moléculas de fibronectina podem formar duas pontes dissulfureto nos seus terminais carboxilo, produzindo um dímero ligado covalentemente. Uma célula em contacto com a nanotopografia de um dispositivo com microagulhas pode interactuar com o dispositivo de um modo semelhante à interacção normal da célula com a fibronectina.

Uma outra proteína comum da ECM ainda com a qual um dispositivo pode interactuar é a elastina e/ou um fragmento polipeptídico da elastina. A elastina é o constituinte proteico do tecido conjuntivo responsável pela elasticidade e pelo ressalto do tecido. Além disto, a elastina é bastante abundante no tecido conjuntivo. As cadeias de tropoelastina apresentam naturalmente ligações cruzadas entre si para formarem fibras elásticas. Ao contrário das de colagéneo, as moléculas de elastina podem desenrolar-se a uma conformação mais extensa quando se estica a fibra, regressando espontaneamente a uma forma de menor dimensão assim que a força de extensão é relaxada. A elastina é constituída principalmente por Gly, Vai, Ala e Pro. Ela define uma conformação enrolada irregular ou aleatória.

Além das proteínas dérmicas comuns fibrosas, a nanotopografia do dispositivo pode mimetizar e/ou adsorver-se a outras componentes da ECM tais como proteoglicanas. As proteoglicanas são glicoproteínas, mas são constituídas po muito mais hidrato de carbono do gue proteína; isto é, trata-se grandes agregados de cadeias de hidrato de carbono amiúde ligados a um esgueleto proteico. Estão incorporados diversos açúcares nas proteoglicanas. 0 mais abundante é a N-acetilglucosamina (NAG). As cadeias longas com resíduos açúcar estão ligadas a resíduos serina no esqueleto proteico; isto é, elas estão "ligadas por 0". Também se adicionam grupos sulfato aos açúcares antes da secreção. Incluem-se nos exemplos de proteoglicanas habituais na ECM, sem limitação, sulfato de condroitina, sulfato de heparana, sulfato de queratana, e o ácido hialurónico (que não tem nenhuma componente proteica).

Uma nanotopografia sobre uma superfície pode afectar directa e/ou indirectamente uma célula na área local do dispositivo. Isto pode incluir uma célula de uma camada barreira localizada entre a superfície da pele e o local de entrega de um agente a ser entregue por um dispositivo com microagulha bem como uma célula à qual um agente deva ser entregue. Podem incluir-se nos efeitos específicos numa célula, devido à presença do dispositivo, a alteração de uma conformação, actividade de ligação a ligandos, ou uma acção catalítica de uma proteína membranar associada. A presença do dispositivo pode modular a condutividade da membrana celular, incluindo, num aspecto, a condutância da célula inteira. Além disto, modular a condutância da célula inteira pode incluir modular pelo menos uma de entre as contribuições linear e não linear dependente da voltagem para a condutância da célula inteira. 0 dispositivo pode modular pelo menos um de entre o potencial da membrana celular e a condutividade da membrana celular. Por exemplo, o dispositivo pode afectar directa ou indirectamente um caminho ou um sistema de mensagens celular dependente do cálcio. A nanotopografia do dispositivo pode afectar uma componente de uma membrana do plasma, que pode afectar caminhos de sinalização que são efectivadores a jusante dos factores de transcrição. Por exemplo, ao mimetizar ou ao interactuar com uma componente da ECM, o dispositivo pode afectar a transcrição genética e/ou a tradução adentro de uma célula local. A presença do dispositivo pode afectar a localização e/ou a conformação de proteínas membranares. Isto pode por sua vez afectar a energia livre do ambiente local, levando a facilitar a endocitose de um agente activo proporcionado pelo dispositivo. A presença do dispositivo pode afectar a formação de junções entre células, por exemplo, junções estreitas, levando a uma melhor entrega de agentes através de uma barreira biológica.

Crê-se que o dispositivo pode afectar directa ou indirectamente uma célula através de uma proteína associada a uma membrana. As proteínas associadas a membranas podem incluir pelo menos uma de entre, sem limitação, receptores superficiais, receptores transmembranares, proteínas de canal iónico, proteínas de ligação intracelulares, proteínas de adesão celular, integrinas, etc. Segundo determinados aspectos, um receptor transmembranar pode ser um Receptor Acoplado a Proteína G (GPCR). Por exemplo, o dispositivo pode mimetizar uma componente da ECM que interactuam com uma GPCR que por sua vez interactua com uma subunidade α de uma proteína G. Uma subunidade α de uma proteína G pode ser qualquer uma de entre Gas, Gog, Gaq e G0Í12. Na interacção com uma componente da ECM, o dispositivo pode afectar caderinas, adesões focais, desmossomas, integrinas, clatrina, caveolina, receptor TSLP, receptor adrenérgico β-2, receptor de bradiquinina, proteínas de canais iónicos, e assim por diante. Numa concretização, a presença de uma microagulha pode modular moléculas de adesão de uma junção incluindo, sem limitação, JAM 2 e 3, GJA1, 3, 4 e 5 (aderinas das junções) , ocludina (OCLN), claudinas (por exemplo, CLDN 3, 5, 7, 8, 9, 10), e proteína 1 de junções estreitas (TJP1). O dispositivo pode influenciar a actividade celular não apenas à superfície da célula, mas também internamente. Por exemplo, o dispositivo pode influenciar uma adesão focal. As adesões focais são grandes montagens de materiais que podem incluir 100 ou mais proteínas diferentes em qualquer altura. Elas são dinâmicas na maior parte dos tipos de células e proporcionam uma via para a transmissão de informação, tanto mecânica como química, da ECM para o interior da célula. Uma modificação das adesões focais ocorre quando há alterações da composição molecular, da estrutura física, bem como forças físicas presentes na ECM.

As adesões focais permitem a ligação entre o citoesqueleto e a ECM e elas são em geral consideradas como sendo um local de sinalização tanto para força mecânica como para transmissão de sinais químicos. A maior parte das adesões focais são abaixo da membrana celular, com ligação à ECM em geral por integrinas, através de comunicação que também pode ser utilizando outros materiais transmembranares incluindo hialuronana e proteínas heparina-sulfato.

As integrinas são uma grande família de glicoproteínas heterodiméricas transmembranares obrigatórias que ligam as células a proteínas da ECM (por exemplo, laminina) da membrana basal ou a ligandos noutras células. A nanotopografia do dispositivo pode afectar a integrina na membrana do plasma para afectar o comportamento da célula, por exemplo por uma adesão focal. As integrinas contêm subunidades grandes (a) e pequenas (β) respectivamente com dimensões de 120-170 kDa e de 90-100 kDa. Nos mamíferos, 18 subunidades α e β já foram caracterizadas. Algumas integrinas medeiam o reconhecimento e as interacções directas entre células. As integrinas contêm locais de ligação para catiões divalentes Mg2+ e

Ca2+, que são necessários para a sua função adesiva. As integrinas dos mamíferos formam diversas subfamílias partilhando subunidades β comuns que se associam a diferentes subunidades a. Tanto as subunidades α como β contêm duas caudas separadas, ambas as quais penetram na membrana plasmática e possuem pequenos domínios citoplásmicos. A excepção é das subunidades β-4 com um domínio citoplásmico de 1.088 aminoácidos, um dos maiores domínios citoplásmicos conhecidos para qualquer proteína de membrana. As porções penetrantes podem interactuar com proteínas de uma adesão focal para comunicar informação a respeito da ECM ao citoesqueleto e à parte interior da célula. Fora da membrana do plasma, as cadeias a e β encontram-se perto uma da outra ao longo de um comprimento de cerca de 23 nanómetro, formando os terminais N com 5 nanómetro de cada cadeia uma região para ligação de ligandos para a ECM.

As proteínas primárias conhecidas nas adesões focais que podem ser afectadas pela presença de uma nanotopografia na área da superfície celular incluem vinculina, paxilina, talina, α-actinina, e zixina. As proteínas da adesão focal transmitem informação ao citoesqueleto, por exemplo por interacção com a actina, e através do citoplasma. As adesões focais estão num estado constante de fluxo, no entanto, e as proteínas estão continuamente a associar-se e a dissociar-se do complexo, relatando informação da ECM a outras partes da célula. A montagem e desmontagem dinâmica das adesões focais da formação de complexos focais na extremidade frontal levam os lamelipodia à dissolução da adesão focal na extremidade traseira da célula desempenhando um papel central na migração celular. A activação da Src quinase devida a forças mecânicas extracelulares exercidas sobre a célula interior através de adesão focal é uma indicação do papel desempenhado pelas adesões focais na transmissão da sensação das forças mecânicas à ECM. Deste modo, o dispositivo pode modular actividade interna da célula, incluindo funções a jusante envolvidas na migração celular pelas proteínas da membrana do plasma associadas a adesões focais.

Outras estruturas da superfície celular que a nanotopografia do dispositivo pode afectar incluem proteínas de membrana envolvidas na endocitose. Por exemplo, por interacção com a membrana celular, o dispositivo pode exibir uma maior energia de adesão devido à nanotopografia da superfície em contacto. A energia de adesão pode mimetizar a de uma ligação típica entre receptor e ligando.

Sem que se pretenda uma sujeição a qualquer teoria específica, crê-se que aquando da adesão entre a superfície do dispositivo a um receptor mediando endocitose, outros receptores mediando endocitose na membrana da célula podem difundir de uma distribuição uniforme anterior à adesão na membrana celular, para o local da adesão. Estas proteínas da membrana podem então aderir à superfície do dispositivo e deste modo diminuir a energia livre da interacção entre a superfície da célula e o dispositivo. A menor energia livre pode encorajar a endocitose de agentes à superfície da célula, por exemplo, agentes activos entregues pelo dispositivo. Especificamente, quando a adesão ocorre entre a superfície do dispositivo e um receptor, a energia libertada, i.e., a maior energia livre, pode levar a que a membrana se embrulhe em torno de partículas no local de adesão ou perto dele. Em alternativa, a adsorção de componentes não celulares da ECM à superfície do dispositivo pode alterar a química local, levando a um aumento da actividade de endocitose pelas células nessa área. Os caminhos da endocitose que podem ser mediados devido à presença do dispositivo podem ser subdivididos em quatro categorias incluindo endocitose mediada por clatrina, caveolase, macropinocitose e fagocitose. A endocitose mediada por clatrina é mediada por pequenas vesículas com diâmetros de cerca de 100 nanómetro, que têm um manto morfologicamente característico de um complexo de proteínas que se associam principalmente com a proteína do citossol, clatrina. Estas vesículas revestidas com clatrina (CCV) existem em virtualmente todas as células e formam cavidades revestidas com clatrina na membrana do plasma. As cavidades revestidas com clatrina podem incluir uma concentração aumentada de moléculas extracelulares grandes que têm diferentes receptores responsáveis pela endocitose de ligandos mediada por receptores, por exemplo lipoproteína de baixa densidade, transferrina, factores de crescimento, anticorpos e muitos outros. A nanotopografia do dispositivo pode afectar as proteínas de membrana associadas a caveolas. As caveolas são formações da endocitose de membranas que são apenas ligeiramente menos comuns do que as cavidades revestidas a clatrina, e que existem na superfície de muitos tipos de células, mas não de todos. Elas são constituídas pela proteína de ligação ao colesterol, caveolina (Vip21), com uma bicamada enriquecida em colesterol e em glicolípidos. As caveolas são mais pequenas que as CCV, com diâmetros de cerca de 50 nanómetro, e formam cavidades em forma de frasco na membrana. Elas podem constituir até um terço da área da membrana plasmática das células de alguns tecidos, sendo particularmente abundantes nos fibroblastos, em adipócitos, e nas células endoteliais que podem estar presentes na pele. Crê-se que a absorção de moléculas extracelulares seja mediada em particular por receptores em caveolas, tais como podem ser afectadas pela nanotopografia de uma microagulha. A macropinocitose, que ocorre em geral em regiões do plasma altamente enrugadas, descreve a distorção da membrana celular para formar uma bolsa, que depois sai para formar uma grande vesícula (0,5-5 pm de diâmetro) contendo um grande volume de fluido extracelular com moléculas (equivalente a 103 a 106 CCV) . O enchimento desta bolsa ocorre de um modo não específico. A vesícula move-se então para o citossol e funde-se com outras vesículas tais como endossomas e lisossomas. A fagocitose descreve a ligação e a internalização de partículas materiais maiores do gue com cerca de 0,75 pm de diâmetro, tais como partículas de poeira de pequena dimensão, destroços de células, micro-organismos e mesmo células apoptóticas, que apenas ocorre em células especializadas. estes processos envolvem a absorção de áreas maiores de membrana do que a endocitose mediada por clatrina bem como do que pelo percurso das caveolas. A nanotopografia do dispositivo também pode afectar as caderinas de uma superfície celular. As caderinas são uma família de receptores envolvida em geral na mediação da adesão homofílica entre células dependente do cálcio. As caderinas têm uma importância principal durante a embriogénese, mas também desempenham um papel na formação de junções estáveis entre células e na manutenção da estrutura normal de tecidos em adultos. As caderinas são uma superfamília de proteínas transmembranares agrupadas pela presença de uma ou mais repetições de caderinas nos seus domínios extracelulares. Conjuntos destes cerca de 110 domínios resíduos formam as superfícies intermoleculares responsáveis pela formação das interacções entre células medidas pelas caderinas. A informação estrutural da análise de diversos domínios de caderina indica que os iões cálcio se ligam a locais entre repetições adjacentes de caderinas (CR), formando um bastão rígido. As caderinas incluem tipicamente cinco domínio extracelulares contíguos, um único segmento abarcando membrana e uma região citoplásmica.

Numa concretização, o dispositivo pode afectar a E-caderina que se encontra no tecido epitelial. A E-caderina inclui 5 repetições de caderina (EC1 ~ EC5) no domínio extracelular, um domínio transmembranar, e um domínio intracelular que liga pl20-catenina e β-catenina. 0 domínio intracelular contém uma região fortemente fosforilada que se crês ser vital para a ligação de β-catenina e, portanto, a função da E-caderina. A β-catenina também se pode ligar a α-catenina, e a α-catenina participa na regulação dos filamentos do citoesqueleto contendo actina. Nas células epiteliais, as junções entre célula e célula contendo E-caderina são amiúde adjacentes a filamentos do citoesqueleto contendo actina.

Outras actividades que podem ser afectadas devido à presença do dispositivo numa área local incluem o transporte paracelular e transcelular. Por exemplo, por adsorção das proteínas da ECM à superfície do dispositivo, a química local de uma área pode mudar, levando a um melhor transporte paracelular de um agente entregue na área local, que pode incluir não apenas a área imediata do dispositivo, mas também áreas mais profundas na derme. Por exemplo, a presença do dispositivo pode encorajar o transporte paracelular de um agente entregue às pérolas capilares da derme e através da parede capilar, de modo a serem entregues à corrente sanguínea para entrega sistémica.

Durante a utilização, o dispositivo pode interactuar com uma ou mais componentes do tecido epitelial em contacto para aumentar a porosidade do tecido por mecanismos de transporte paracelular e/ou transcelular. 0 tecido epitelial é um dos principais tipos de tecido do corpo. 0 tecido epitelial pode ser tornado mais poroso consoante a descrição presente pode incluir tanto epitélio simples como estratificado, incluindo tanto epitélio queratinizado como transicional. Adicionalmente, o tecido epitelial incluído neste documento pode incluir guaisguer tipos de célula de uma camada epitelial incluindo, sem limitação, queratinócitos, células escamosas, células colunares, células cuboidais e células pseudoestratifiçadas. A presença do dispositivo pode afectar a formação e a manutenção das junções entre células incluindo junções estreitas e desmossomas para encorajar o transporte paracelular. Tal como previamente mencionado, as junções estreitas existentes no stratum granulosum abrindo as junções estreitas podem proporcionar uma via paracelular para melhor entrega dos agentes activos, em especial agentes activos com massa molecular grande e/ou agentes que exibem uma pequena lipofilia e tenham sido previamente bloqueados relativamente à entrega transdérmica. Os principais tipos de proteínas das junções estreitas são claudinas, ocludinas, e moléculas de adesão de junções. A interacção entre uma componente local e estruturas da nanotopografia pode abrir desmossomas numa camada barreira para encorajar o transporte paracelular. Os desmossomas são formados principalmente por desmogleína e desmocolina, dois membros das caderinas, que estão envolvidos nas adesões entre células. Um desmossoma inclui um domínio nuclear extracelular (o desmoglea) no qual as proteínas desmogleína e desmocolina de células adjacentes se ligam entre si. As células adjacentes são separadas por uma camada da ECM com cerca de 30 nanómetro de largura. Por baixo da membrana, são formadas estruturas pesadas em forma de placa conhecidas como a placa densa exterior e a placa densa interior. As placas são percorridas pela proteína desmoplaquina. A placa densa exterior é aonde os domínios citoplásmicos das caderinas se ligam à desmoplaquina através da placoglobina e da placofilina. A placa densa interna é aonde a desmoplaquina se liga aos filamentos intermédios da célula. A interação entre as células individuais e as estruturas da nanotopografia pode induzir a passagem de um agente através de uma barreira e encorajar o transporte transcelular. Por exemplo, a interacção com queratinócitos do stratum corneum pode encorajar a partição de um agente com os queratinócitos, seguida pela difusão através das células e de novo através da dupla camada lipídica. Embora um agente possa atravessar uma barreira tanto pelas vias paracelulares como transcelulares, a via transcelular pode ser predominante para moléculas muito hidrofílicas, embora, evidentemente, o caminho de transporte predominante possa variar dependendo da natureza do agente, de que a hidrofilia é apenas uma caracteristica que participa na sua definição.

Segundo uma concretização, a maior permeabilidade de uma camada celular pode ser determinada através da determinação da resistência eléctrica transepitelial (TEER, também referida neste documento como resistência transepitelial ou TEER) através da camada. Tal como se sabe em geral, uma diminuição da TEER através de uma camada celular é uma boa indicação de um aumento da permeabilidade de uma camada celular devida a, por exemplo, a falta da formação ou a abertura de junções estreitas numa camada de células. É claro que nos endotélios e em determinados epitélios, a capacidade das junções estreitas para restringir o caudal paracelular não é imutável. Em vez disso, esta função portal das junções estreitas é capaz de uma regulação dinâmica (Madara, 1988; Rubin, 1992) . Em especial, a activação dos caminhos de transdução de sinal quer por ligandos de receptores, quer por moduladores específicos que permeiam a membrana pode ter efeitos notáveis sobre a permeabilidade do caminho paracelular. Por exemplo, a activação da proteína quinase C provoca um aumento substancial da permeabilidade das junções estreitas nas células MDCK (Ojakian, 1981), uma linha de células epiteliais. 0 aumento de AMP cíclico diminui a permeabilidade nas células endoteliais do cérebro em cultura, um sistema modelo para o estudo da barreira sangue-cérebro (Rubin et al., 1991). 0 AMP cíclico também diminui a permeabilidade das junções estreitas nas células endoteliais periféricas (Stelzner et al., 1989; Langeier et al., 1991).

As propriedades de permeabilidade da junção estreita também dependem da integridade da junção aderente. A guebra da junção aderente por remoção do Ca2+ extracelular leva à abertura das junções estreitas nas células MDCK (veja-se Martinez-Palomo et al., 1980; Gumbiner e Simons, 1986) e nas células endoteliais (Rutten et al., 1987). As proteína quinases parecem estar envolvidas nesta modulação indirecta da integridade das junções estreitas nas células MDCK (Citi, 1992). As componentes sensíveis à Ca2+ no complexo da junção aderente são as caderinas (revistas por Geiger e Avalon, 1992) . Estas proteínas transmembranares mediam a adesividade intercelular de um modo dependente de Ca2+, homofílico, através dos seus domínios extracelulares. O domínio citoplásmico das caderinas associa-se com mais três proteínas, denominadas α-, β- e γ-catenina (Ozawa et al., 1989), que ligam as caderinas ao citoesqueleto da actina e são indispensáveis para a adesividade da caderina (Hirano et al., 1987; Nagaruchi e Takeichi, 1988; Ozawa et al., 1990; Kintner, 1992; veja-se Stappert e Kemler, 1993) .

Segundo a descrição presente, um contacto entre uma camada epitelial e a superfície de um dispositivo que inclui um padrão previamente determinado de estruturas fabricado na sua superfície, pelo menos parte das quais numa escala nanométrica, pode aumentar a permeabilidade e diminuir a TEER da camada epitelial. Por exemplo, e a TEER de uma camada epitelial pode diminuir até menos de cerca de 95 %, menos de cerca de 85 %, ou menos de cerca de 70 % do seu valor inicial após um contacto entre a camada e uma superfície com um nanopadrão durante um certo período de tempo. A título de exemplo, passados cerca de 30 minutos de contacto entre uma camada epitelial e uma superfície incluindo um padrão de nanoestruturas nela, sendo a TEER através da camada de entre cerca de 90 % e cerca de 95 % do seu valor inicial. Passados 60 minutos, a TEER através da camada pode ser de entre cerca de 80 % e cerca de 90 % do seu valor inicial, e ao fim de 120 minutos, a TEER através da camada pode ser de entre cerca de 60 % e cerca de 75 % d seu valor inicial. A Fig. 10 ilustra um método para determinar a TEER através de uma camada epitelial. Nesta concretização, uma camada de células, por exemplo uma monocamada de células epiteliais, pode ser cultivada ou de outro modo localizar-se na base de uma câmara apical. A base da câmara apical pode ser uma membrana filtrante microporosa, como se ilustra, para permitir o caudal entre as duas câmaras e evitar que as células individuais passem para a câmara basal. A título de exemplo, a membrana filtrante microporosa pode incluir poros com cerca de 0,4 micrómetro a uma densidade de cerca de 4 x 106 poros/centimetro. Evidentemente, os parâmetros específicos das diversas componentes do sistema não são críticos, e podem ser variados tal como se sabe na técnica. A câmara apical pode ser definida por uma inserção transpoços que pode caber num poço maior, como se mostra, definindo deste modo a câmara basal do sistema. Durante a utilização um primeiro eléctrodo 1 e um segundo eléctrodo 2 podem ser localizados em qualquer dos lados da monocamada de células epiteliais e pode ligar-se um medidor de resistência 4 entre os dois elétrodos. O medidor de resistências 4 pode proporcionar a TEER através da monocamada de células. São conhecidos sistemas para determinar a TEER através de uma camada de células, por exemplo, pode utilizar-se o sistema de resistência eléctrica Millicell™ (disponível junto da Millipore de Bedford, MA).

Um contacto entre uma camada de células epiteliais e uma superfície incluindo nanoestruturas fabricadas nela pode levar a uma queda da TEER, que indica um aumento da permeabilidade da membrana. Deste modo, após o contacto entre uma camada epitelial e uma estrutura nanoestruturada, a capacidade de transportar compostos através da camada pode ser muito maior. Isto pode melhorar a entrega transdérmica de compostos que anteriormente não conseguiam ser eficientemente entregues deste modo. Por exemplo, a entrega transdérmica de compostos com elevada massa molecular, de compostos lipofílicos e/ou de compostos carregados pode ser melhorada através da utilização dos métodos e dos dispositivos descritos.

Evidentemente, as estruturas de nanodimensão do dispositivo podem afectar directa ou indirectamente outras componentes de um microambiente circundante, e apenas se proporciona neste documento uma amostra representativa destas estruturas. 0 dispositivo incluindo uma nanotopografia fabricada numa superfície do dispositivo pode ser formado consoante um processo num só passo. Em alternativa, pode utilizar-se um processo em diversos passos, em que um padrão de nanoestruturas é fabricado numa superfície anteriormente formada. Por exemplo, pode em primeiro lugar formar-se um conjunto de microagulhas e em seguida fabricar-se um padrão aleatório ou não de nanoestruturas na superfície das microagulhas formadas. Tanto no processo num só passo como no processo em diversos passos, podem fabricar-se estruturas numa superfície, ou numa superfície de um molde consoante qualquer método adequado de fabrico de nanotopografia incluindo, sem limitação, nanoimpressão, moldagem por injecção, litografia, moldagem em relevo, e assim por diante.

Em geral, pode formar-se um conjunto de microagulhas seguindo qualquer técnica adequada padrão de microfabricação incluindo, sem limitação, litografia; técnicas de contrastação, tais como química húmida, em seco, e por remoção de fotorresistências; por oxidação térmica de silício; galvanoplastia e electrodeposição; processos de difusão, tais como difusão de boro, fósforo, arsénio, e antimónio; implantação iónica; deposição de películas, tais como evaporação (filamento, feixe electrónicos, deposição rápida, e sombra e cobertura de passos), pulverização, deposição química de vapor (CVD), epitaxia (em fase de vapor, em fase líquida, e de feixe molecular), galvanoplastia, serigrafia, laminação, estereolitografia, usinagem a laser e ablação a laser (incluindo ablação por projecção).

Pode utilizar-se um processo de gravura electroquímica em que a gravura electroquímica de silício sólido com silício poroso é utilizada para criar redes de cilício extremamente finas (da ordem de 0,01 pm) que se podem utilizar como estruturas de perfuração. Este método pode utilizar uma anodização electroquímica do silício em ácido fluorídrico aquoso, potencialmente em combinação com luz, para gravar canais no silício. Variando a concentração da dopagem da bolacha de silício que se vai gravar, o potencial electrolítico durante a gravação, a intensidade da luz incidente, e a concentração do electrólito, pode conseguir-se controlo sobre a estrutura fina do poro. O material não gravado (i.e., o silício remanescente) forma as microagulhas.

Também se pode utilizar gravação por plasma, na qual se leva a cabo uma gravação profunda em silício por plasma para criar microagulhas com diâmetros da ordem de 0,1 micrómetro ou maiores. Podem fabricar-se as agulhas indirectamente controlando a voltagem (tal como na gravação electroquimica).

Podem utilizar-se técnicas de litografia, incluindo fotolitografia, litografia por feixe de electrões, litografia por raios-X, e assim por diante para a definição do padrão primário e formação de um molde principal. Pode então levar-se a cabo uma replicação para formar o dispositivo incluindo um conjunto de microagulhas. Incluem-se nos métodos habituais de replicação, sem limitação, a micromoldagem assistida por solvente e a fundição, a moldagem em relevo, a moldagem por injecção, e assim por diante. Incluem-se nas técnicas de automontagem tais como copolímeros em bloco deparados por fases, segregação de polímeros e técnicas de litografia coloidal, que também se podem utilizar para formar uma nanotopografia numa superfície.

Podem utilizar-se combinações de métodos, como se sabe. Por exemplo, podem expor-se substratos com padrões de colóides a gravação com iões reactivos (RIE, também conhecida como gravação a seco) de modo a refinar as características de uma nanoestrutura fabricada tais como o diâmetro dos nanopilares, o seu perfil, altura, inclinação, e assim por diante. Também se pode empregar uma gravação em húmido para se produzirem perfis alternativos para nanoestruturas fabricadas inicialmente formadas consoante um processo diferente, por exemplo, por técnicas de segregação de polímeros.

Podem controlar-se o diâmetro, a forma e o ângulo de uma estrutura por selecção de materiais e métodos apropriados. Por exemplo, na gravação de metais inicialmente evaporados sobre substratos com padrões coloidais, seguindo-se uma descolagem coloidal, resultam em geral pilares com a forma de prismas. Um processo de gravação pode ser então utilizado para completar as estruturas consoante se pretendam. Também se podem fabricar nanoestruturas poliméricas ordenadas não esféricas por técnicas de sinterização controladas pela temperatura, que formam uma série de formas ordenadas trigonais nanométricas em interstícios coloidais após uma dissolução selectiva das nanopartícuias coloidais. Estes e outros processos de formação adequados são conhecidos em geral na técnica (veja-se, por exemplo, Wood, J. R. Soc. Interface, 2007 Fevereiro 22; 4(12): 1-17).

Podem utilizar-se outros métodos na formação de uma microagulha incluindo uma nanotopografia fabricada numa superfície que incluem métodos de litografia de nanoimpressão utilizando técnicas de maquinaria de laser de precisão ultra elevada, de que foram já descritos exemplos por Hunt, et al. (Patente U.S. N2 6.995.336) e por Guo, et al. (Patente U.S. N2 7.374.864). A litografia de nanoimpressão é uma técnica de litografia em nanoescala na qual se utiliza um molde híbrido que actua tanto como um molde de litografia de nanoimpressão como uma máscara para fotolitografia. Ilustra-se um esquema de uma técnica de nanolitografia de impressão nas Figs. 11A-11C. Durante o fabrico, um molde híbrido 30 imprime num substrato 32 por pressão aplicada para formar formas (por exemplo, microagulhas definido uma nanotopografia) numa camada resistente (Fig. 11A) . Em geral, a superfície do substrato 32 pode ser aquecida antes de se trabalhar com o molde 30 a uma temperatura acima da sua temperatura de transição vítrea (Tg) . Enquanto o molde 30 está montado com o substrato 32, pode forçar-se um caudal de polímero viscoso nas cavidades do molde para formar as formas 34 (Fig. 11 B) . O molde e o substrato podem ser então expostos a luz ultravioleta. O molde híbrido transmite em geral a radiação UV excepto em determinadas áreas obstruídas. Deste modo, a radiação UV passa através de porções transmissiva e para a camada resistente. Mantém-se a pressão durante o arrefecimento do molde e do substrato. Remove-se então o molde híbrido 30 do substrato arrefecido 32 a uma temperatura inferior à Tg do substrato e do polímero (Fig. 11 C) .

Para facilitar a libertação do substrato nanoimpresso 32 incluindo as formas fabricadas 34, do molde 30, tal como se ilustra na Fig. 11C, é vantajoso tratar-se o molde 30 com um revestimento de baixa energia para diminuir a adesão ao substrato 32, uma vez que uma menor energia superficial do molde 30 e a maior diferença resultante entre a superfície do molde 30, a do substrato 32, e a do polímero, podem facilitar a separação dos materiais. A título de exemplo, pode ser utilizado um revestimento do molde de silício, tal como de trideca- (1,1,2,2-tetrahidro)-octiltriclorossilano (F13-TCS).

Um processo de nanoimpressão é um processo dinâmico que inclui encher-se um molde e em seguida separar-se do molde um polímero formado. Para encher as formas do molde, a temperatura do polímero tem que ser aumentada a um valor suficientemente elevado para iniciar um caudal sob a pressão aplicada. Quanto mais elevada a temperatura, menor a viscosidade do polímero, e mais rapidamente e mais facilmente o molde será enchido. Uma pressão mais elevada também melhorará a velocidade do enchimento e o seu desempenho para uma melhor replicação do molde. Para separar o substrato nanoimpresso do molde, a temperatura do substrato pode ser diminuída até um ponto no qual a resistência à separação exceda as forças de adesão pelo molde. Variando a temperatura é também possível desenhar as formas do polímero durante a separação, para se obterem estruturas diferentes, por exemplo estruturas tal como as ilustradas na Fig. 8.

Também se podem formar estruturas seguindo processos químicos de adição. Por exemplo, a deposição de películas, a pulverização, a deposição de vapor químico (CVD), a epitaxia (em fase de vapor, em fase líquida, e com feixe molecular), a galvanoplastia, e assim por diante, podem ser utilizadas para construir estruturas numa superfície.

Podem utilizar-se processos automontados de monocamadas tal como se conhecem na técnica para formar um padrão de estruturas numa superfície. Por exemplo, a capacidade de copolímeros em blocos para se auto-organizarem pode ser utilizada para formar um padrão em monocamada numa superfície. Pode então utilizar-se o padrão como escantilhão para o crescimento das estruturas pretendidas, por exemplo, colóides, consoante o padrão da monocamada. A título de exemplo, pode produzir-se uma rede bidimensional de polímero com ligações cruzadas a partir de monómeros com dois ou mais locais reactivos. Estas monocamadas com ligações cruzadas têm sido feitas utilizando uma monocamada auto-montada (SAM) (por exemplo, um sistema de ouro/alquiltiol) ou técnicas de monocamada de Langmuir-Blodgett (LB) (Ahmed et al., Thin Solid Films 187: 141-153 (1990)), tal como se conhecem na técnica. A monocamada pode ter ligações cruzadas, que podem levar à formação de uma monocamada estruturalmente mais robusta.

Os monómeros utilizados para formar uma monocamada com um padrão podem incorporar todas as espécies estruturais necessárias para afectar a técnica de polimerização pretendida e/ou a técnica de formação de monocamada, bem como para influenciar as referidas propriedades tais como a solubilidade global, os métodos de dissociação, e os métodos litográficos. Um monómero pode conter pelo menos um, e mais amiúde pelo menos dois, grupos funcionais reactivos.

Uma molécula utilizada para formar uma monocamada orgânica pode incluir qualquer um dos diversos grupos funcionais orgânicos por entre cadeias de grupos metileno. Por exemplo uma molécula pode ser uma estrutura carbonada de longo comprimento contendo cadeias polimetilénicas para facilitar o seu empacotamento. 0 empacotamento entre grupos metileno permite que se formem ligações fracas Van der Waals, aumentando a estabilidade da monocamada produzida e contrariando os custos entrópicos associados à formação de uma fase ordenada. Além disto, diferentes espécies terminais, tais como espécies que se liguem por ligações de hidrogénio, podem estar presentes num dos terminais das moléculas, para permitir o crescimento das estruturas sobre a monocamada formada, caso em que as espécies químicas polimerizáveis podem ser colocadas a maio da cadeia ou no terminal oposto. Pode utilizar-se na formação da montagem qualquer química de reconhecimento molecular. Por exemplo, podem montar-se estruturas numa monocamada com base em interacção electrostática, interacção de Van der Waals, quelação metálica, ligação por coordenação (i.e., interacções ácido/base de Lewis), ligação iónica, ligação covalente, ou ligação por ponte de hidrogénio.

Quando se utiliza um sistema baseado em SAM, pode utilizar-se uma molécula adicional para formar o escantilhão. Esta molécula adicional pode possuir uma funcionalidade apropriada num dos seus terminais para formar uma SAM. Por exemplo, pode incluir-se um terminal tiol sobre uma superfície em ouro. Existe uma série de moléculas orgânicas que se podem empregar para levar a cabo a replicação. São especialmente pretendidas espécies topoquimicamente polimerizáveis, tais como as de dienos e diacetilenos, a título de componentes polimerizadas. Elas podem conter comprimentos variáveis de agentes de ligação polimetilénicos.

Para uma monocamada LB, só é necessária uma molécula de monómero porque a espécie de reconhecimento molecular também pode servir como grupo funcional polar para o objectivo de formação da LB. Pode levar-se a cabo uma litografia numa monocamada LB transferida para um substrato, ou directamente de onde for removida. Por exemplo, uma monocamada LB com monómeros diacetilénicos pode proporcionar um padrão por exposição a UV através de uma máscara, ou pode criar-se um padrão com um feixe de electrões. A formação de monocamadas pode ser facilitada utilizando moléculas que sofram uma polimerização fotoquímica na fase da monocamada. Expondo a película em montagem a um catalisador de polimerização, pode fazer-se crescer a película in situ, e alterar-se de uma montagem dinâmica molecular para uma montagem polimérica mais robusta.

Qualquer uma das metodologias conhecidas na técnica para produzir padrões em monocamadas pode ser utilizada para produzir o padrão na monocamada. Incluem-se nas metodologias úteis para se produzir um padrão numa monocamada, mas não se limitam a estas, a fotolitografia, técnicas de feixes de electrões, técnicas com feixes iónicos focados, e litografia macia. Podem utilizar-se diversos esquemas de protecção tais como fotorresistências para um sistema baseado em SAM. De igual modo, podem formar-se padrões com copolimeros em bloco sobre ouro, e contrastar-se selectivamente para formar padrões. Para um sistema de duas componentes, a formação de padrões também pode ser conseguida utilizando metodologias facilmente disponíveis.

Podem utilizar-se técnicas de litografia suave para produzir o padrão na monocamada, em que se pode utilizar luz ultravioleta e uma máscara para a obtenção do referido padrão. Por exemplo, pode partir-se de uma monocamada de base como plataforma para se montar uma monocamada de monómero reactivo a UV ou feixe de partículas. Pode então produzir-se a monocamada com um padrão por fotolitografia de UV, por litografia de feixe de electrões, ou por litografia de feixes de iões, ainda que a SAM de base não tenha padrão. 0 crescimento de estruturas numa monocamada com um padrão pode ser conse3guido por diversos mecanismos de crescimento, tal como através de química de redução apropriada de sais metálicos e utilização de nucleação por sementeira ou mediada por um escantilhão. Utilizando os elementos de reconhecimento na monocamada, pode catalisar-se o crescimento inorgânico nesta interface por diversos métodos. Por exemplo podem formar-se diversos compostos inorgânicos sob a forma de colóides portadores da forma do padrão existente na monocamada orgânica. Por exemplo podem utilizar-se diversas funcionalidades carboxílicas tais como ácidos carboxílicos e amidas como escantilhões para estruturas de carbonato de cálcio ou de sílica. Controlando as condições de crescimento cristalino, é possível controlar a espessura e a morfologia cristalina do crescimento mineral. Também se pode utilizar dióxido de titânio como escantilhão.

Podem utilizar-se metodologias recorrendo a escantilhões e sem electricidade para sintetizar padrões de metais a partir de grupos funcionais orgânicos existentes. Em especial, quelando átomos metálicos às espécies carbonílicas do padrão orgânico, pode catalisar-se uma deposição do metal no padrão sem recorrer a electricidade, formando-se colóides metálicos em padrão. Por exemplo, Cu, Au, Ni, Ag, Pd, Pt e muitos outros metais são plaqueáveis em condições de plaqueamento sem electricidade que se podem utilizar para formar estruturas metálicas com a forma da monocamada orgânica. Controlando as condições do plaqueamento sem electricidade, é possível controlar a espessura das estruturas de metal plaqueado.

Podem utilizar-se outros métodos conhecidos na técnica de construção do tipo 'a partir de fundações', por exemplo um método tal como o descrito na Patente U.S. N2 7.189.435 a favor de Tuominen, et ai.. Segundo este método, pode revestir-se um substrato condutor ou semicondutor (por exemplo, um metal, tal como ouro) , com uma película de copolímero em blocos (por exemplo, um copolímero em blocos de metacrilato de metilo e poliestireno), em que uma componente do copolímero forme cilindros nanoscópicos numa matriz de outra componente do copolímero. Uma camada condutora pode então ser colocada sobre o copolímero para formar uma estrutura compósita. Orientando verticalmente a estrutura compósita, parte da primeira componente pode ser removida, por exemplo por exposição a radiação UV, a um feixe de electrões, ou a ozono, por degradação, ou outra semelhante, para formar poros manoscópicos na região da segunda componente.

Noutra concretização, descrita na Patente U.S. N2 6.926.953 a favor de Nealey, et ai., podem formar-se estruturas de copolímero expondo um substrato possuindo uma camada de imagiologia, por exemplo uma camada automontada de alquilsiloxano ou octadeciltriclorossilano, a dois ou mais feixes de comprimentos de onda seleccionados, para formar padrões de interferência na camada de imagiologia para alterar a molhabilidade da camada de imagiologia consoante os padrões de interferência. Uma camada de um copolimero em bloco seleccionado, por exemplo um copolímero de poliestireno e poli(metacrilato de metilo) pode então ser depositada sobre a camada de imagiologia exposta e recozida para separar as componentes do copolimero consoante o padrão de molhabilidade, replicando o padrão da camada de imagiologia na camada de copolimero. Podem assim formar-se riscas ou regiões isoladas das componentes separadas com dimensões periódicas na gama dos 100 nanómetro ou menos. A superfície do dispositivo pode incluir uma distribuição aleatória de nanoestruturas fabricadas. Opcionalmente, a superfície pode incluir materiais adicionais, em conjunto com as nanoestruturas fabricadas. Por exemplo, uma superfície com microagulhas pode ter fabricada nela uma camada fibrosa por deposição eletrónica, e pode fabricar-se sobre esta camada de deposição electrónica um perfil de estruturas aleatório ou não aleatório.

Inclui-se na deposição electrónica a utilização de uma fonte de voltagem elevada para aplicar um campo eléctrico a um polímero fundido ou em solução, mantido nu tubo capilar, induzindo uma carga nas moléculas individuais do polímero. Aquando da aplicação do campo eléctrico, será induzida uma carga e/ou uma orientação dipolar na interface ar-superfície. A indução provoca uma forca que se opõe à tensão superficial. A uma intensidade de campo crítica, as forças electrostáticas ultrapassarão as forças de tensão superficial, e será ejectado um jacto de material polimérico do tubo capilar em direcção a uma superfície condutora, ligada à terra. 0 jacto é alongado e acelerado pelo campo eléctrico exterior quando deixa o tubo capilar. Quando o jacto atravessa o ar, parte do solvente pode evaporar, deixando fibras poliméricas carregadas que podem ser recolhidas sobre a superfície. Quando se recolhem as fibras, as fibras individuais e ainda molhadas podem aderir umas às outras, formando uma rede não tecida na superfície. Um padrão de nanoestruturas pode então ser fabricado na superfície de deposição eletrónica, por exemplo através de uma técnica de gravação em relevo utilizando um molde que defina as nanoestruturas pretendidas. Aplicando o molde à superfície da microagulha a uma temperatura e pressão adequadas pode transferir-se o padrão para a superfície da microagulha. Uma superfície de fibras nanodimensionais aleatórias resultantes de deposição electrónica pode melhorar ainda mais as características pretendidas de uma superfície de microagulha, por exemplo, aumentando uma ou mais de entre a razão entre área superficial e volume, aspereza superficial, energia superficial, e assim por diante, podendo proporcionar as vantagens associadas. A superfície de uma microagulha pode ser adicionalmente funcionalizada para uma melhor interacção com os tecidos ou com células individuais durante a utilização. Por exemplo, uma ou mais biomoléculas tais como polinucleótidos, polipéptidos, proteínas inteiras, polissacáridos, e outras semelhantes podem estar ligados a uma superfície estruturada antes da utilização.

Em algumas concretizações, uma superfície incluindo estruturas formadas nela pode já conter uma reactividade adequada tal que uma funcionalidade adicional pretendida se pode ligar espontaneamente à superfície sem ser necessário nenhum tratamento prévio dessa superfície. No entanto, noutras concretizações, um tratamento prévio da superfície estruturada antes da ligação do composto pretendido tem que ser levada a cabo. Por exemplo, a reactividade de uma superfície de estrutura pode ser aumentada por adição ou criação de grupos amina, ácido carboxílico, hidroxilo, aldeído, tiol, ou éster na superfície. Numa concretização representativa, uma superfície de microagulha incluindo um padrão de nanoestruturas formado nela pode ser aminada por contacto com um composto contendo amina tal como 3-aminopropiltrietoxissilano para aumentar a funcionalidade amina na superfície e ligar uma ou mais biomoléculas à superfície através da funcionalidade amina adicionada.

Os materiais tais como os que estarão desejavelmente ligados à superfície de um dispositivo com um padrão, podem incluir proteínas da ECM tais como lamininas, tropoelastina ou elastina, tropocolagéneo ou colagéneo, fibronectina, e outras semelhantes. Podem ligar-se fragmentos polipeptídicos curtos à superfície de um dispositivo com padrão tal como uma sequência RGD, que é parte da sequência de reconhecimento da integrina ligando-se a muitas proteínas da ECM. Deste modo, a funcionalização de uma superfície de microagulha com RGD pode encorajar a interacção do dispositivo com proteínas da ECM e além disso limitar a reacção contra corpos estranhos do dispositivo durante a sua utilização.

Podem associar-se os dispositivos com um agente para entrega pelo dispositivo. Por exemplo, pode utilizar-se um pacho com microagulhas transdérmicas para libertação de materiais debaixo do stratum corneum para o stratum spinosum ou para o stratum germinativum, ou ainda mais abaixo para a derme. Em geral, um agente pode ser transportado através do stratum corneum em conjunto com a microagulha, por exemplo, adentro da microagulha ou à superfície da microagulha. 0 dispositivo pode incluir um reservatório, por exemplo, um vaso, uma matriz porosa, etc., que possa armazenar um agente e proporcionar o agente para entrega. 0 dispositivo pode incluir um reservatório adentro do próprio dispositivo. Por exemplo, o dispositivo pode incluir uma zona oca, ou múltiplos poros que podem transportar um ou mais agentes para entrega. 0 agente pode ser libertado do dispositivo por degradação de uma porção ou de todo o dispositivo ou por difusão do agente a partir do dispositivo.

As Figs. 12A e 12B são vistas em perspectiva do dispositivo incluindo um reservatório. 0 dispositivo 110 inclui um reservatório 112 definido por uma camada de suporte impermeável 114 e um conjunto de microagulhas 116. A camada de suporte 114 e o conjunto de microagulhas 116 estão ligados em torno da periferia exterior do dispositivo, tal como se indica em 118. A camada impermeável 114 pode ser ligada por um adesivo, um selante térmico ou outro semelhante. O dispositivo 110 também inclui uma pluralidade de microagulhas 120. Pode remover-se um revestimento de libertação 122 antes da utilização do dispositivo, para expor as microagulhas 120.

Pode manter-se uma formulação incluindo um ou mais agentes adentro do reservatório 112. Os materiais adequados para utilização a título camada de suporte impermeável 114 podem incluir materiais tais como poliésteres, polietilenos, polipropileno e outros polímeros sintéticos. O material é em geral capaz de ser selado termicamente ou de outra forma à camada de suporte para proporcionar uma barreira ao caudal transverso dos conteúdos do reservatório. O reservatório 112, definido pelo espaço ou distância entre a camada de suporte 14 e o conjunto de microagulhas 16, proporciona uma estrutura de armazenagem na qual se pode manter a suspensão de agentes que se destina a ser administrada. O reservatório pode ser formado a partir de uma série de materiais que sejam compatíveis com um agente a ser contido nele. A título de exemplo, podem utilizar-se para formar o reservatório polímeros naturais e sintéticos, metais, cerâmicos, materiais semicondutores, e seus compósitos.

Numa concretização, o reservatório pode ser ligado ao substrato no qual estão localizadas as microagulhas. Segundo outra concretização, o reservatório pode estar em separado e ser ligável ao conjunto de microagulhas ou estar em comunicação por fluido com o conjunto de microagulhas, por exemplo através de tubos apropriados, fechos luer, etc. 0 dispositivo pode incluir um ou diversos reservatórios para armazenar agentes a entregar. Por exemplo, o dispositivo pode incluir um único reservatório que armazene uma formulação contendo um único ou múltiplos agentes, ou pode incluir múltiplos reservatórios, cada um dos quais armazena um ou mias agentes para entrega à totalidade ou a uma porção do conjunto de microagulhas. Múltiplos reservatórios podem armazenar cada um deles um material diferente que pode ser combinado para a entrega. Por exemplo, um primeiro reservatório pode conter um agente, por exemplo um fármaco, e um segundo reservatório pode conter um veículo, por exemplo, soro salino. Podem misturar-se os diferentes agentes antes da entrega. A mistura pode ser despoletada por um meio qualquer, incluindo, por exemplo, uma quebra mecânica (i.e., através de um furo, da degradação, ou da quebra) , da alteração da porosidade, ou da degradação electroquímica de paredes ou de membranas separando câmaras. Múltiplos reservatórios podem conter diferentes agentes activos para entrega que podem ser entregues em conjunto uns com os outros, ou sequencialmente.

Numa concretização, o reservatório pode estar em contacto por um fluido com uma ou mais microagulhas do dispositivo transdérmico, e as microagulhas podem definir uma estrutura (por exemplo, um furo central ou lateral) para permitir o transporte dos agentes transportados por baixo da camada barreira.

Em concretizações alternativas, um dispositivo pode incluir uma montagem com microagulhas e um reservatório com um impedimento do caudal entre ambos, antes da utilização. Por exemplo, um dispositivo pode incluir um membro para libertação posicionado adjacente a tanto um reservatório como um conjunto de microagulhas. 0 membro para libertação pode estar separado do dispositivo antes da utilização, de tal modo que durante a utilização se estabeleça um caudal entre o reservatório e o conjunto de microagulhas. A separação pode ser conseguida através da separação parcial ou completa do membro para libertação. Por exemplo, fazendo referência às Figs. 13-18, está ilustrada uma concretização de um membro para libertação que está configurado como sendo separado de um pacho transdérmico para iniciar o caudal de um composto farmacológico. Mais em especial, as Figs. 13-14 mostram um pacho transdérmico 300 que contém uma montagem para libertação de um fármaco 370 e um conjunto de microagulhas 380. A montagem para libertação do fármaco 370 inclui um reservatório 306 posicionado adjacente a uma membrana de controlo da velocidade 308. A membrana de controlo da velocidade pode ajudar a tornar mais lenta a velocidade do caudal de composto farmacológico quando ela se liberta. Especificamente, os compostos farmacológicos fluidos que passam do reservatório de fármaco para o conjunto de microagulhas através de canais microfluidicos podem sofrer uma queda de pressão que resulta numa diminuição do caudal. Se esta diferença for grande demais, pode criar-se uma contrapressão que poderá impedir que o composto flua e se sobreponha potencialmente à pressão capilar do fluido através dos canais microfluidicos. Deste modo, a utilização da membrana para controlo do caudal pode melhorar esta diferença de pressão e permitir a introdução do composto farmacológico nas microagulhas a um caudal mais controlado. Os materiais específicos, as espessuras, etc. da membrana de controlo do caudal podem variar com base em múltiplos factores, tais como a viscosidade do composto farmacológico, o período de tempo de entrega pretendido, etc. A membrana de controlo do caudal pode ser fabricada a partir de materiais permeáveis, semipermeáveis ou microporosos que são conhecidos na técnica para controlar o caudal de compostos farmacológicos e que apresentem uma permeabilidade inferior para o incrementador da permeação do que a do reservatório de fármaco. Por exemplo, o material utilizado para formar a membrana de controlo de caudal pode apresentar poros com uma dimensão média de entre cerca de 50 nanómetro e cerca de 5 micrómetro, em algumas concretizações entre cerca de 100 nanómetro e cerca de 2 micrómetro, e em algumas concretizações, entre cerca de 300 nanómetro e cerca de 1 micrómetro (por exemplo, cerca de 600 nanómetro). Incluem-se nos materiais adequados para membranas, por exemplo, redes fibrosas (por exemplo, tecidas ou não tecidas), películas com aberturas, espumas, esponjas, etc., que são formadas a partir de polímeros tais como polietileno, polipropileno, poli(acetato de vinilo), copolímeros de etileno com acetato de n-butilo e de etileno com acetato de vinilo. estes materiais para membranas são também descritos em mais pormenor nas Patentes U.S. Nos 3.7 97.4 94, 4.031.894, 4.201.211, 4.379.454, 4.436.741, 4.588.580, 4.615.699, 4.661.105, 4.681.584, 4.698.062, 4.725.272, 4.832.953, 4.908.027, 5.004.610, 5.310.559, 5.342.623, 5.344.656, 5.364.630, e 6.375.978. Um material especialmente adequado para membranas encontra-se disponível junto da Lohmann Therapie-Systeme.

Fazendo referência às Figs. 13-14, embora opcional, a montagem 370 também contém uma camada adesiva 304 que se encontra posicionada adjacente ao reservatório 306. O conjunto de microagulhas 380 inclui de igual modo um suporte 312 do qual se estende uma pluralidade de microagulhas 330 com canais 331, tal como se descreve acima. As camadas da montagem de entrega de fármaco 370 e/ou o conjunto de microagulhas 380 podem estar ligados em conjunto caso se pretenda utilizando uma qualquer técnica de ligação, tal como através de uma ligação adesiva, uma ligação térmica, uma ligação ultrassónica, etc.

Independentemente da configuração especifica empregue, o pacho 300 também contém um membro de libertação 310 posicionado entre a montagem de entrega do fármaco 370 e o conjunto de microagulhas 380. Embora membro de libertação 310 possa opcionalmente estar ligado ao suporte adjacente 312 e/ou a membrana de controlo da taxa 308, pretende-se tipicamente que apenas esteja levemente ligado, caso esteja mesmo ligado, de modo a que o membro de libertação 310 possa ser facilmente retirado do pacho 300. Caso tal se pretenda, o membro de libertação 310 também pode conter uma porção que seja uma aba 371 (Figs. 13-14) estendendo-se pelo menos em parte para além do perímetro do pacho 300 para facilitar a capacidade de um utilizador pegar no membro e puxá-lo na direcção pretendida. Na sua configuração "inactiva" tal como se ilustra nas Figs. 13-14, a montagem de entrega de fármaco 370 do pacho 300 mantém de modo seguro um composto farmacológico 307 de modo que ele não flua em nenhuma quantidade significativa para as microagulhas 330. O pacho pode ser "activado" aplicando simplesmente uma força sobre o membro de libertação de modo a separá-lo do pacho.

Em relação às Figs. 15-16, uma concretização para activar o pacho 300 está ilustrada, na qual o membro de libertação 310 é puxado numa direcção longitudinal. Pode remover-se a totalidade do membro de libertação 310 como se ilustra nas Figs. 17-18, ou pode simplesmente separar-se em parte tal como nas Figs. 15-16. Em qualquer dos casos, no entanto, o selo anteriormente formado entre o membro de libertação 310 e a abertura (não ilustrada) do suporte 312 é quebrado. Deste modo, um composto farmacológico 107 pode começar a fluir da montagem para libertação de fármaco 170 e pelos canais 131 das microagulhas 130 através do suporte 112. Uma ilustração exemplificativa de como o composto farmacológico 307 flui do reservatório 306 e para os canais 331 está ilustrada nas Figs. 17-18. Nomeadamente, o caudal do composto farmacológico 307 é passivamente iniciado e não obriga a nenhum mecanismo de deslocação activo (por exemplo, bombas).

Nas concretizações ilustradas nas Figs. 13-18, a libertação do membro de libertação inicia imediatamente o fluxo do composto farmacológico para as microagulhas porque a montagem para libertação do fármaco já está disposta em comunicação fluida com a montagem das microagulhas. Em determinadas concretizações, no entanto, pode pretender-se proporcionar ao utilizador um maior grau de controlo do instante de libertação do composto farmacológico. Isto pode ser conseguido utilizando uma configuração de pacho na qual o conjunto de microagulhas não esteja inicialmente em comunicação por fluido com a montagem de libertação do fármaco. Quando pretender utilizar o pacho, o utilizador pode manipular fisicamente as duas montagens distintas para comunicarem por fluido. 0 membro de libertação pode ser separado quer antes, quer depois de ocorrer a referida manipulação fisica.

Em relação às Figs. 19-24, por exemplo, uma concretização particular de um pacho 200 está ilustrada. As Figs. 19-20 ilustram o pacho 200 antes da utilização, e mostram uma primeira secção 250 formada por um conjunto de microagulhas 280 e uma segunda secção 260 formada por uma montagem de libertação de fármaco 270. A montagem de libertação de fármaco 270 inclui um reservatório 206 posicionado adjacente a uma membrana de controlo de caudal 208 tal como descrita acima. Embora opcional, a montagem 270 também contém uma camada adesiva 204 que está posicionada adjacente ao reservatório 206. A montagem de microagulhas 280 inclui de igual modo um suporte 212 do qual se estende uma pluralidade de microagulhas 230 com canais 231, tal como se descreveram acima.

Nesta concretização, o suporte 212 e a membrana para controlo do caudal 208 estão inicialmente posicionados horizontalmente adjacentes um ao outro, e um membro de libertação 210 estende-se sobre o suporte 212 e o membro de controlo de caudal 208. Nesta concretização específica, pretende-se em geral que o membro de libertação 210 esteja ligado ao suporte 212 ao qual possa voltar a ser selado, e à membrana de controlo de caudal 208, com um adesivo (por exemplo, um adesivo sensível à pressão). Na sua configuração "inactiva" como se ilustra nas Figs. 19-20, a montagem para entrega de fármaco 270 do pacho 200 mantém com segurança um composto farmacológico 207 de modo que ele não flua em nenhuma quantidade significativa para as microagulhas 230. Quando se pretende "activar" o pacho, pode pelar-se o membro de libertação 210 e remover-se, como se ilustra nas Figs. 21-22, para quebrar o selo anteriormente formado entre o membro de libertação 210 e a abertura (não figurada) do suporte 212. Em seguida, a segunda secção 260 pode ser dobrada por uma linha de dobrar "F" como se ilustra com uma seta direcional na Fig. 23, de modo que o membro de controlo da velocidade 208 se posicione verticalmente adjacente ao suporte 212 e em comunicação fluida com ele. Em alternativa, pode dobrar-se a primeira secção 250. De qualquer modo, a dobra das secções 250 e/ou 260 inicia o caudal de um composto farmacológico 207 da montagem de libertação do fármaco 270 e para os canis 231 das microagulhas 230 através do suporte 212 (Veja-se a Fig. 24). O dispositivo pode entregar um agente a um caudal que seja útil em terapia. De acordo com este objectivo, um dispositivo transdérmico pode incluir um compartimento com microelectrónica e outras estruturas de micro-maquinaria para controlar o caudal de entrega quer consoante um horário previamente programado, quer através de uma interface activa com o doente, com um profissional de cuidados de saúde, ou com um biossensor. O dispositivo pode incluir um material numa superfície com uma taxa de degradação previamente determinada, de modo a controlar a libertação de um agente contido dentro do dispositivo. Pode controlar-se uma taxa de entrega manipulando diversos factores, incluindo as caracteristicas da formulação que se pretende entregar (por exemplo, a viscosidade, a carga eléctrica, e/ou a composição química); as dimensões de cada dispositivo (por exemplo, o diâmetro externo e o volume de quaisquer aberturas) ; o número de microagulhas num pacho transdérmico; o número de dispositivos individuais numa matriz transportadora; a aplicação de uma força motriz (por exemplo, um gradiente de concentração, um gradiente de voltagem, um gradiente de pressão); a utilização de uma válvula; e assim por diante.

Pode controlar-se ou monitorizar-se o transporte de agentes pelo dispositivo utilizando, por exemplo, diversas combinações de válvulas, bombas, sensores, actuadores e microprocessadores. Estas componentes podem ser produzidas utilizando técnicas padrão de fabrico ou de microfabrico. Os actuadores que podem ser úteis com o dispositivo podem incluir microbombas, microválvulas e posicionadores. Por exemplo, um microprocessador pode ser programado para controlar uma bomba ou uma válvula, controlando deste modo a taxa de entrega. 0 fluxo de um agente através do dispositivo pode ocorrer com base na difusão ou por acção capilar, ou pode ser induzido recorrendo a bombas mecânicas convencionais ou forças motrizes não mecânicas, tais como electro-osmose ou electroforese, ou convecção. Por exemplo, na electro-osmose, os eléctrodos estão posicionados sobre uma superfície biológica (por exemplo, a superfície da pele), uma microagulha, e/ou um substrato adjacente a uma microagulha, para criar um caudal convectivo gue transporta espécies iónicas com cargas opostas e/ou moléculas neutras para ou para dentro do local de entrega. 0 caudal de um agente pode ser manipulado por selecção do material formando a superfície de microagulhas. Por exemplo, uma ou mais calhas grandes adjacentes à superfície das microagulhas do dispositivo podem ser utilizadas para dirigir a passagem dos fármacos, em especial num estado líquido. Em alternativa, as propriedades da superfície física do dispositivo podem ser manipuladas quer para promover, quer para inibir o transporte de material ao longo da superfície, tal como por controlo da hidrofilia ou da hidrofobicidade. 0 caudal de um agente pode ser regulado utilizando válvulas ou portas tal como se sabe na técnica. As válvulas podem ser repetidamente abertas e fechadas, ou podem ser válvulas de utilização única. Por exemplo, uma barreira quebrável ou uma porta com um só sentido podem ser instaladas no dispositivo entre um reservatório e a superfície com o padrão. Quando está pronto a utilizar, pode quebrar-se a barreira ou abrir-se a porta para permitir o caudal através da superfície de microagulhas.

Podem activar-se termicamente outras válvulas ou portas utilizadas no dispositivo, electroquimicamente, mecanicamente, ou magneticamente para iniciar selectivamente, modular, ou parar o caudal de moléculas através do dispositivo. Numa concretização, controla-se o caudal utilizando uma membrana limitando o caudal como uma "válvula".

Em geral, qualquer sistema de controlo de entrega de agente, incluindo reservatórios, sistemas de controlo de caudal, sistemas sensores, e assim por diante, tal como são conhecidos na técnica, podem ser incorporados com dispositivos. A titulo de exemplo, as Patentes U.S. Nos 7.250.037, 7.315.758, 7.429.258, 7.582.069, e 7.611.481 descrevem sistemas reservatório e de controlo tais como se podem incorporar em dispositivos.

Podem entregar-se pelo dispositivo os agentes que se pretendem na área local perto do dispositivo, ou pode pretender-se que tenham uma distribuição mais lata. Por exemplo, numa concretização, o dispositivo pode entregar agentes para gestão da dor ou da inflamação a uma área local na região de uma articulação, por exemplo no tratamento da osteoartrite ou da artrite reumatóide. A nanotopografia do dispositivo pode melhorar a entrega de agentes enquanto minimiza as reacções a corpos estranhos, e imunológicas. Isto pode ser especialmente vantajoso quando se considera a entrega de oligonucleótidos e outros terapêuticos ao envelope nuclear. Anteriormente, a entrega de materiais (por exemplo, plasmídeos, siARN, ARNi, e assim por diante), no envelope nuclear tem provado ser problemática porque mesmo quando se consegue uma endocitose, uma entrega endossomal apropriada no envelope nuclear tem provado ser difícil, mais provavelmente por causa das reacções a corpos estranhos, e imunológicas. Uma vez no citoplasma, o material entregue é amiúde reciclado por endossomas tardios ou degradado no lisossoma. De acordo com os métodos descritos, a interacção de uma microagulha com a ECM pode evitar a reacção a corpos estranhos numa célula após a endocitose, e encoraja a entrega dos materiais ao núcleo. A entrega de terapêuticos proteicos tem de igual modo comprovado ser problemática. Por exemplo, a entrega de agentes com massa molecular elevada tal como terapêuticos proteicos tem provado ser difícil par as vias de entrega transdérmicas devido às barreiras naturais da pele. A presença da nanotopografia numa microagulha pode afectar positivamente a termodinâmica da ECM e melhorar a eficiência da entrega e absorção dos terapêuticos proteicos. Tal como se utiliza neste documento, o termo 'terapêuticos proteicos' refere-se em geral a qualquer composto proteico biologicamente activo incluindo, sem limitação, compostos naturais, sintéticos, e recombinantes, proteínas de fusão, quimeras, e assim por diante, bem como compostos incluindo os 20 aminoácidos padrão e/ou aminoácidos sintéticos. Por exemplo, a presença do dispositivo no ou perto do stratum granulosum pode abrir junções estreitas e permitir o transporte paracelular de agentes com elevada massa molecular. Numa concretização, pode utilizar-se o dispositivo na entrega transdérmica de agentes com elevada massa molecular (por exemplo, agentes com uma massa molecular maior do que cerca de 400 Da, maior do que cerca de 10 kDa, maior do que cerca de 20 kDa, ou maior do que cerca de 100 kDa, por exemplo, cerca de 150 kDa) . Adicionalmente, a variação da razão entre a área superficial e o volume do dispositivo pode ser utilizada para alterar a adsorção proteica à superfície do dispositivo, o que pode por sua vez alterar a entrega e a absorção celular de materiais. Deste modo, pode optimizar-se a entrega de um material particular por optimização da razão área superficial/volume do dispositivo.

Mesmo quando se considera a entrega de agentes com pequena massa molecular, o dispositivo pode proporcionar uma maior eficácia e uma melhor absorção devido à interacção do dispositivo com componentes do tecido conjuntivo e da diminuição que a acompanha da reacção a corpos estranhos e da melhoria do potencial químico localizado da área.

Evidentemente, os dispositivos não se limitam à entrega alvejada de agentes. A entrega sistémica de agentes também está incluída neste documento tal como a retirada de um agente do sujeito por intermédio do dispositivo. Não existe nenhuma limitação especifica relativa aos agentes que podem ser entregues pela utilização do dispositivo. Os agentes podem incluir agentes proteaginosos tais como insulina, imunoglobulinas (por exemplo, IgG, IgM, IgA, IgE), TNF-α, medicamentos antivirais, e assim por diante; agentes polinucleotidicos incluindo plasmideos, siARN, ARNi, nucleósidos farmacológicos anti-cancro, vacinas, e assim por diante; e agentes com moléculas pequenas tais como alcaloides, glicósidos, fenóis, e assim por diante. Podem incluir-se nos agentes os anti-infecciosos, as hormonas, fármacos que regulem a acção cardíaca ou o caudal sanguíneo, que controlem a dor, e assim por diante. Ainda outras substâncias que podem ser entregues consoante a descrição presente são os agentes úteis na prevenção, no diagnóstico, para aliviar, tratar ou curar uma doença, uma listagem não limitativa de agentes inclui agentes anti-angiogénese, anti-depressivos, agentes antidiabéticos, antihistamínicos, agentes anti-inflamatórios, butorfanol, calcitonina e análogos, inibidores de COX-II, agentes dermatológicos, agonistas e antagonistas de dopamina, encefalinas e outros péptidos opióides, farctores de crescimento epidérmico, eritropoietina e análogos, hormona de estimulação do folículo, glucagona, hormona de crescimento e análogos (incluindo hormona libertando hormona do crescimento), antagonistas de hormona do crescimento, heparina, hirudina e análogos de hirudina tais como hirulog, supressores de IgE e outros inibidores proteicos, imunossupressores, insulina, insulinotropina e análogos, interferões, interleuquinas, hormona luteinizante, hormona libertando hormona luteinizante e análogos, anticorpos monoclonais ou policlonais, preparações contra o enjoo, relaxantes musculares, analgésicos narcóticos, nicotina, agentes anti-inflamatórios não esteróides, oligossacáridos, hormona paratiróide e análogos, antagonistas da hormona paratiróide, antagonistas de prostaglandinas, prostaglandinas, escopolamina, sedativos, agonistas e antagonistas da serotonina, medicamentos para a hipofunção sexual, activantes do plasminogénio tecidular, tranquilizadores, vacinas com ou sem veiculos/adjuvantes, vasodilatadores, diagnósticos principais tais como tuberculina e outros agentes de hipersensibilidade tais como descritos na Pat. U.S. N- 6.569.143 intitulada "Method of Intradermally Injecting Substances". As formulações de vacinas podem incluir um antigénico ou uma composição antigénica capaz de originar uma reacção imunológica contra um patogénico humano ou outros patogénicos virais.

Numa concretização preferida, pode utilizar-se o dispositivo no tratamento de um estado crónico, tal como a artrite reumatóide, para entregar um caudal constante de um agente, a um sujeito que dele necessite. Incluem-se nos fármacos RA que se podem entregar através dos dispositivos descritos compostos que suprimem sintomas, tais como analgésicos e fármacos anti-inflamatórios incluindo fármacos anti-inflamatórios esteróides e não esteróides (NSAID), bem como fármacos antirreumáticos modificando a doença (DMARD). 0 dispositivo pode incluir e entregar compostos de supressão de sintomas, tais como analgésicos e fármacos anti-inflamatórios, bem como compostos DMARD, incluindo DMARD biológicos. Embora não se pretenda nenhuma sujeição a nenhuma teoria especifica, entende-se que as estruturas à escala do nanómetro fabricadas na superfície do dispositivo melhoram a entrega dos compostos através da barreira dérmica. Por utilização do dispositivo, podem entregar-se fármacos RA a uma concentração constante ao longo de um período de tempo prolongado. 0 dispositivo pode evitar a grande concentração inicial que é habitual quando se utilizam os métodos anteriormente conhecidos para entrega de fármacos RA, incluindo a entrega oral e a injecção.

Os fármacos RA que podem ser incorporados no dispositivo incluem, sem limitação, um ou mais analgésicos, anti-inflamatórios, DMARD, fármacos baseados em ervas, e suas combinações. Os compostos específicos podem evidentemente pertencer a uma ou a mais das categorias gerais descritas neste documento. Por exemplo, muitos compostos funcionam tanto como analgésicos como fármacos anti-inflamatórios; os fármacos baseados em plantas podem de igual modo funcionar como DMARD bem como anti-inf lamatórios. Além disto, múltiplos compostos que podem ser classificados numa categoria apenas podem ser incorporados no dispositivo. Por exemplo, o dispositivo pode incluir múltiplos analgésicos, tais como o acetaminofene com a codeína, o acetaminofene com hidrocodona (vicodin), e assim por diante.

Incluem-se nos exemplos de analgésicos e/ou NSAID tal como podem ser incorporados nos dispositivos os analgésicos disponíveis sem receita (OTC) a dosagens relativamente pequenas incluindo acetamidas (acetaminofene ou paracetamol), ácido acetilsalicílico (aspirina), ibuprofene, cetoprofene, naproxeno e naproxeno sódico, e outros semelhantes. Os analgésicos e/ou anti-inflamatórios obtidos por receita podem ser incorporados no dispositivo e neles se podem incluir, sem limitação, analgésicos não necessitando de receita a concentrações que já necessitam de receita, celecoxib, sulindac, oxaprozin, salsalato, piroxicam, indometacina, etodolac, meloxicam, nabumetona, ceteroloc e cetorolac trometamina, tolmetina, diclofenac, diproqualona e diflunisal. Podem incluir-se nos analgésicos narcóticos a codeína, hidrocodona, oxicodona, fentanil e propoxifene. 0 dispositivo pode incluir um ou mais compostos esteróides anti-inflamatórios, primariamente glucocorticóides, incluindo, sem limitação, cortisona, dexametasona, prednisolona, prednisona, hidrocortisona, tramcinolona, e metilprednisolona, betametasona e aldosterona.

Podem incluir-se DMARD no dispositivo tanto fármacos com pequenas moléculas como agentes biológicos. Os DMARD podem ser quimicamente sintetizados ou podem produzir-se por processos de engenharia genética (por exemplo, por técnicas recombinantes).

Incluem-se nos DMARD quimicamente sintetizados incluídos neste documento, sem limitação, azatioprina, cicloesporina (ciclosporina, ciclosporina A) , D-penicilamina, sais de ouro (por exemplo, auranofina, aurotiomalato de sódio (Miocrisma), cloroquina, hidroxicloroquina, leflunomida, metotrexato, minociclina, sulfassalazina (sulfassalazina), e ciclofosfamida. Incluem-se nos DMARD biológicos, sem limitação, bloqueadores de TNF-α tais como etanercept (Enbrel®) , infliximab (Remicade®) , adalimumab (Humira®) , certolizamab pego (Cimzia®) e golumumab (Simponi™); bloqueadores de IL-1 tais como anaquinra (Kineret®) ; anticorpos monoclonais contra células B incluindo rituximab (Rituxan®) ; bloqueadores de coestimlação de células T tais como abatacept (Orencia®) , e bloqueadores de IL-6 tais como tocilizumab (RoActemra®, Actemra®) ; um iniidor de calcineurina tal como tacrolimus (Prograf®) . 0 dispositivo pode incorporar um ou mais fármacos derivados de plantas ou outros de ocorrência natural. Por exemplo, os compostos Ayurvédicos tais como ácido bosuélico (extracto de Boswellia serrata) e curcumina (curcuminóides de Curcuma longa), bem como outros compostos derivados da natureza como sulfato de glucosamina (produzido por hidrólise de exosesqueletos de crustáceos ou fermentação de um grão), podem ser incorporados no dispositivo. 0 dispositivo pode incorporar múltiplos fármacos RA. Por exemplo, o dispositivo pode incluir uma combinação de DMARD para além de um fármaco analgésico e/ou um anti-inflamatório. As combinações comuns de DMARD incluem, por exemplo, metotrexato em combinação com hidroxicloroquina, metotrexato em combinação com sulfassalazina, sulfassalazina em combinação com hidroxicloroquina, e todos os três destes DMARD em conjunto, i.e., hidroxicloroquina, metotrexato, e sulfassalazina.

Os dispositivos podem vantajosamente incorporar componentes com massa molecular elevada e/ou pequena. Por exemplo, no passado, a entrega transdérmica de terapêuticos proteicos tem provado ser problemática devida às barreiras naturais. Embora não pretendendo permanecer ligados a nenhuma teoria especifica, a presença da nanotopografia de uma microagulha do dispositivo pode permitir uma interacção vantajosa com células e a ECM da barreira dérmica e melhorar a eficiência da entrega e a absorção dos terapêuticos proteicos. Por exemplo, a presença do dispositivo no ou perto do stratum granulosum pode abrir junções estreitas e permitir o transporte paracelular de agentes com massa molecular elevada. Tal coo se utiliza neste documento, o termo agentes com elevada massa molecular refere-se em geral a agentes com uma massa molecular maior do que cerca de 400 Da, maior do que cerca de 10 kDa, maior do que cerca de 20 kDa, ou maior do que cerca de 100 kDa).

Mesmo considerando a entrega de fármacos com menor massa molecular, o dispositivo pode proporcionar uma maior eficácia e uma melhor absorção devido à interacção do dispositivo com componentes do tecido conjuntivo dérmico e a diminuição consequente da reacção a corpos estranhos e a melhoria do potencial químico localizado da área. Além disto, o dispositivo pode entregar os fármacos a concentrações contantes ao longo de um período de tempo prolongado, o que pode ser vantajoso. A descrição presente pode ser mais bem entendida recorrendo aos Exemplos proporcionados adiante.

Exemplo 1

Prepararam-se diversos moldes diferentes utilizando técnicas de fotolitografia semelhantes às empregues na concepção e fabrico de circuitos eléctricos. Os passos individuais do processo são conhecidos em geral na técnica e já foram descritos.

Inicialmente, prepararam-se substratos em silício lavando-os com acetona, metanol, e álcool isopropílico, e depois revestiram-se com uma camada com 258 nanómetro (nm) de dióxido de silício recorrendo a um processo de deposição química de vapor.

Formou-se então um padrão em cada substrato por litografia com feixe de electrões por um processo conhecido na técnica, utilizando um sistema EBL JEOL JBX-9300FS. As condições de processamento foram as seguintes:

Corrente do feixe = 11 nA Voltagem de aceleração = 100 kV Arremesso do tiro = 14 nm Dose = 260 pC/cm2

Resistência = ΖΕΡ520Ά, ~330 nm de espessura Revelador = acetato de n-amilo

Revelação = 2 minutos de imersão, seguidos por 30 segundos de enxaguação com álcool isopropilico.

Obteve-se então uma contrastação do dióxido de silício com um STS Advanced Oxide Etch (AOE). O período de contrastação foi de 50 segundos utilizando 55 centímetros cúbicos padrão por minuto (sccm) de He, 22 sccm de CF4, 20 seem de C4F8 a 4 mTorr, bobina com 400 W, 200 W de RIE e um DC Bias de 404 - 411 V.

Em seguida, levou-se a cabo uma contrastação do silício com um STS silicon oxide etch (SOE) . 0 período de

contrastação foi de 2 minutos utilizando 20 sccm de CI2 e 5 sccm de Ar a 5 mTorr, bobina de 600 W, 50 W de RIE e um DC

Bias de 96 - 102 V. A profundidade da contrastação do silício era de 500 nanómetro.

Utilizou-se um contrastante do óxido tamponizado (BOE) para remover o óxido restante, o que incluia uma imersão de três minutos em BOE seguida por ma enxaguação com água desionizada.

Utilizou-se uma nanoimpressora Obducat NIL-Eitre®6 para formar nanopadrões numa série de substratos poliméricos. Utilizou-se água exterior como fluido de arrefecimento. 0 módulo de UV utilizado era uma única lâmpada pulsada a um comprimento de onda de entre 200 e 1.000 nanómetro a 1,8 W/cm2. utilizou-se um filtro de UV de 250 - 400 nanómetro. A área da exposição era de 6 polegadas com uma temperatura máxima de 200°C a 80 Bar. A nanoimpressora incluía uma unidade de separação semiautomática e uma desmoldagem automática controlada.

Para facilitar a libertação de películas nanoimpressas dos moldes, os moldes foram tratados com Trideca-(1,1,2,2-tetrahidro)-octitriclorossilano (F13-TCS). Para tratar um molde, limpou-se primeiro o molde em silício com uma lavagem de acetona, metanol, e álcool isopropílico e secou-se com azoto gasoso. Colocou-se uma placa de Petri numa placa quente sob uma atmosfera de azoto e adicionou-se 1-5 mL de F13-TCS à placa de Petri. Colocou-se um molde de silício na placa de Petri e cobriu-se durante 10-15 minutos para permitir o vapor de F13-TCS para molhar o molde de silício antes da remoção do molde.

Utilizaram-se cinco polímeros diferentes listados na Tabela 2, adiante, para formar diversos conceitos de nanotopografia.

Tabela 2

Formaram-se diversos padrões diferentes de nanotopografia, cujas representações esquemáticas se ilustram nas Figs. 25A-25D. 0 padrão de nanotopografia ilustrado na Figura 25E era uma superfície de um substrato plano adquirido junto da NTT Advanced Technology de Tóquio, Japão. Os padrões foram designados DN1 (Fig. 25A), DN2 (Fig. 25B), DN3 (Fig. 25C), DN4 (Fig. 25D) e NTTAT2 (Fig. 25E). Mostram-se imagens SEM (microscopia electrónica) dos moldes nas Figs. 25A, 25B, e 25C, e mostram-se imagens das películas nas Figs. 25D e 25E. A Fig. 8 ilustra uma película com um nanopadrão formada pela utilização do molde da Fig. 25A (DN1) . Nesta película em especial, as características do polímero resultam da variação de temperatura tal como se descreveu acima. A aspereza superficial do padrão da Fig. 25E foi medida sendo de 34 nanómetro. 0 padrão ilustrado nas Figs. 7C e 7D também foi formado consoante este processo de nanoimpressão. Este padrão incluía os pilares 72 e os pilares 62, consoante ilustrado. Os maiores pilares 72 foram formados com diâmetro de 3,5 micrómetro (pme alturas de 30 pm com uma distância entre centros de 6,8 pm. Os pilares 62 tinham uma altura de 500 nanómetro e um diâmetro de 200 nanómetro e distâncias entre centros de 250 nanómetro.

As condições do processo de nanoimpressão utilizadas com películas em polipropileno são proporcionadas adiante na Tabela 3.

Tabela 3

Exemplo 2

Formaram-se películas tal como descrito acima no Exemplo 1 incluindo diversos padrões diferentes e formados quer em poliestireno (PS) , quer em polipropileno (PP) . O substrato subjacente variava em espessura. Os padrões utilizados foram DN2, DN3, ou DN4, utilizando processos de formação tais como os descritos no Exemplo 1. Os moldes dos padrões variavam tanto na profundidade das cavidades como nos espaçamentos para formar uma série de caracteristicas com dimensões diferentes possuindo os padrões pretendidos. A amostra n2 8 (designada BB1) foi forma utilizando um filtro Millipore em policarbonato com 0,6 pm como molde. Montou-se uma película de 25 pm em polipropileno sobre a parte de cima do filtro e então aqueceu-se à fusão de tal modo que o polipropileno poderia fluir para os poros do filtro. O molde foi então arrefecido e o molde em policarbonato foi dissolvido utilizando como solvente cloreto de metileno.

As SEM das películas formadas são ilustradas nas in Figs. 26-34 e as caracteristicas das películas formadas estão resumidas na Tabela 4, adiante.

Tabela 4

Para cada amostra utilizou-se a AFM para caracterizar a película. As caracterizações incluíam a formação de micrografias de varrimento electrónico (SEM), a determinação da aspereza superficial, a determinação da altura máxima medida da característica, e a determinação da dimensão fractal. A sonda de microscopia de força atómica (AFM) utilizada foi uma sonda em alumínio da série 16 em silício em cantiléver disponível junto da pMasch. 0 cantiléver apresentava uma frequência de ressonância de 170 kHz, uma constante de mola de 40 N/m, um comprimento de 230 ± 5 pm, uma largura de 40 ± 3 pm, e uma espessura de 7,0 ± 0,5 pm. A ponta da sonda era uma sonda de tipo n de cilício dopado com fósforo, sendo o valor típico do raio da sonda de 10 nanómetro, com um ângulo global na ponta da sonda de 40°, uma altura total da ponta de 20-25 pm, e uma resistividade global de 0,01-0,05 ohm-cm. O valor da aspereza superficial incluído na Tabela 4 é a média aritmética da altura do parâmetro da altura superficial, tal como definido na série ISO 25178.

Calculou-se a Dimensão Fractal para os diferentes ângulos analisando o espectro de amplitudes Fourier; para diferentes ângulos extraiu-se o perfil de amplitude Fourier e calcularam-se os logaritmos das coordenadas de frequência e da amplitude. A dimensão fractal, D, para cada direcçao é calculada como

em que s é o coeficiente angular (negativo) das curvas log - log. A dimensão fractal reportada é a média para todas as direcções. A dimensão fractal também pode ser avaliada a partir de espectros de Fourier bidimensionais por aplicação da função Log Log. Quando a superfície é fractal o gráfico Log Log deve ser fortemente linear, com um coeficiente linear negativo (veja-se, por exemplo, Fractal Surfaces, John C. Russ, Springer-Verlag Nova Iorque, LLC, Julho, 2008) .

Exemplo 3

Cultivaram-se células epiteliais humanas HaCaT em DMEM, com 10 % de FBS, 1 % de penicilina/estreptomicina a 37°C, sob 5 % de CO2 durante 24 horas a uma concentração de 25.000 células/cm2 em placas de 6 poços. As placas apresentavam quer películas em polipropileno com nanopadrões formados tal como descrito acima no Exemplo 1 e designadas DN1, DN2 (Amostra 4 da Tabela 4), DN3 ou superfície não tratada no fundo do poço. Colaram-se películas com nanopadrões com cianoacrilato para aderirem.

Separaram-se células das superfícies com 1 mL de tripsina por poço durante 10 minutos, terminou-se com 1 mL de meio de crescimento (tal como acima), depois transferiu-se para um tuno de microfuga e produziram-se pastilhas a 1.200 rpm durante 7 minutos.

Isolou-se ARN das pastilhas de células utilizando o estojo de minipreparação RNeasy da Qiagen utilizando o protocolo do fabricante. Em suma, lisaram-se as células, misturou-se com etanol e passou-se por uma coluna. Lavaram-se então os lisados por 3 vezes, tratou-se com DNase e eluiu-se em volumes de 40 pL.

Criou-se cADN do ARN isolado utilizando o estojo RT para a primeira cadeia da SA Biosciences. Em suma, tratou-se o ARN de novo com uma DNase a 42 °C durante 5 minutos. Adicionaram-se então iniciadores aleatórios e o enzima transcriptase reversa e incubou-se a 42°C durante 15 minutos, depois incubou-se a 95°C durante 5 minutos para parar a reacção.

Levou-se então a cabo qPCR nas amostras de cADN utilizando o conjunto RT para perfis por PCR da SA Biosciences com iniciadores para ILl-β, IL6, IL8, IL10, IL1R1, TNFa, ΤΰΕβ-Ι, PDGFA, GAPDH, HDGC, RTC e PPC. Em suma, misturou-se o cADN com verde de SYBR e água, e depois adicionou-se a uma placa de PCR previamente fixada com o par de iniciadores correcto de sentido directo e de sentido reverso, para o gene de interesse. Correu-se então a placa numa máquina ABI StepOnePlus de PCR aquecida a 95°C durante 10 minutos, depois com 45 ciclos de: 15 segundos a 95°C e 1 minuto a 60°C.

Levou-se a cabo uma análise delta delta CT utilizando GAPDH como controlo interno. Utilizaram-se como controlos internos adicionais os teores em HDGC, RTC e PPC para a actividade e a contaminação com ADN genómico.

Utilizaram-se então testes ANOVA de um sentido e de Tukey de 2 pontos para determinar a significância estatística das diferenças entre superfícies. A Tabela 5, adiante, apresenta as expressões proteicas obtidas como número de vezes de alteração da expressão de estruturas nanoimpressas produzidas sobre películas em polipropileno, em relação à expressão numa película não estruturada.

Tabela 5

Exemplo 4

Utilizaram-se métodos tais como descritos no Exemplo 3 para examinar o teor de expressão para diversas citoquinas diferentes de células epiteliais HaCaT humanas quando se permitiu que as células se desenvolvessem numa série de películas diferentes em polipropileno (PP) ou poliestireno (PS), formadas e padronizadas tal como descrito acima. 0 teor de expressão para cada citoquina foi comparado com o do mesmo tipo de células em cultura no poliestireno padrão para cultura de tecidos (TCPS) e induzida com lipopolissacárido (LPS) . Mostram-se os resultados na Tabela 6, adiante

As células desenvolvias numa película em polipropileno com uma nanopadrão DN2, tal como descrito acima (Amostra 4 da Tabela 4), regulavam em alta a expressão de IL-Ιβ, IL-lra, IL-10, e MIP-Ιβ e regulavam em baixa a expressão de IL-4, IL-13, MIG, KC, IL-2, MIP-1, TNF-α, IL-12, IL-16, e IL-Ια em comparação com TCPS.

Diversas outras películas foram examinadas quanto ao seu efeito na expressão celular de diferentes citoquinas. Designaram-se as películas como se segue: 1 - Padrão DN2 numa película de 75 pm em poliestireno (Amostra 3 da Tabela 4) 2 - Padrão DN3 numa película de 75 pm em poliestireno (Amostra 1 da Tabela 4) 3 - Padrão DN4 numa película de 75 pm em poliestireno (Amostra 6 da Tabela 4) 4 - Película em poliestireno de 75 pm não impressa 5 - Padrão DN2 numa película em polipropileno com 25,4 (Amostra 4 da Tabela 4) 6 - Padrão DN4 numa película e polipropileno com 25,4 pm (Amostra 7 da Tabela 4) 7 - Padrão DN2 numa película em polipropileno com 5 pm (Amostra 2 da Tabela 4) 8 - Película BB1 em polipropileno (Amostra 8 da Tabela 4) 9 - Película em polipropileno com 25,4 pm, não impressa 10 - Película em polipropileno com 5 pm, não impressa

Mostram-se os resultados na Tabela 6, adiante. Proporcionam-se os resultados como se segue:

— teor de expresso inferior ao limiar do teste • teor de expressão inferior ao de TCPS = teor de expressão semelhante ao de TCPS + teor de expressão maior que o de TCPS, mas menor ao da indução com LPS

++ teor de expressão semelhante ao da indução com LPS +++ teor de expressão maior do que o da indução

com LPS

Tabela 6

Exemplo 5

Cultivaram-se células epiteliais de pele humana HaCaT em DMEM, com 10 % de FBS, 1 % de penicilina/estreptomicina a 37°C, sob 5 % de CO2 durante 24 horas a uma concentração de 25.000 células/cm2 em placas de 6 poços. As placas apresentavam quer uma película em polipropileno formada tal como a descrita acima no Exemplo 1, com a designação DN1, DN2 (Amostra 4 da Tabela 4), DN3 ou uma superfície não tratada no fundo do poço. A adesão das películas no local foi assegurada com cianoacrilato.

Recolheram-se os meios de cada poço, e analisaram-se quanto à produção de citoquinas com um estojo Milliplex Map, da Millipore. Utilizaram-se pérolas para detectar IL-Ιβ, IL-lra, IL-6, IL-8, IL-10, PDGF-AA, PGGF-AB/BB e TNF-α. As leituras foram feitas numa máquina BioPlex da BioRad. Em suma, colocaram-se meios em poços de microplacas providos de filtros. Adicionaram-se as pérolas primárias e incubou-se à temperatura ambiente durante 1 hora com agitação. Lavaram-se então as placas e incubaram-se com anticorpos detectores durante 30 minutos à temperatura ambiente, com agitação. Adicionou-se então estrepavidina-ficoeritrina e incubou-se à temperatura ambiente durante mais 30 minutos. Lavaram-se então as placas, voltaram a suspender-se as pérolas em tampão do ensaio e analisaram-se as intensidades medianas de fluorescência na BioPlex.

Exemplo 6

Determinaram-se os efeitos na permeabilidade das películas em que se haviam produzido padrões tal como descrito neste documento, numa monocamada de células Caco-2 (células de adenocarcinoma epitelial colorrectal humano).

Utilizaram-se películas formadas tal como descrito acima no Exemplo 1 e no Exemplo 2, incluindo películas em polipropileno (PP) ou poliestireno (PS) formadas com padrões designados DN2, DN3 e DN4. Utilizou-se também ma quarta película, designada BBl (descrita no Exemplo 2, acima). 0 protocolo foi corrido com múltiplos exemplos de cada tipo de película. 0 protocolo geral que se seguiu para cada película foi o que se segue:

Materiais

Inserções de culturas de células com membrana em HDPET com poros com a dimensão de 0,4 pm (BD Falcon)

Placa com 24 poços (BD Falcon)

Meios para Caco-2

Membranas nanoestruturadas tais como descritas acima

IgG-FITC (Sigma Aldrich) BSA-FITC (Sigma Aldrich)

Meio Essencial Mínimo sem vermelho de fenol (Invitrogen)

Voltímetro TEER PBS aquecido

Placas com 96 poços negros Folha de alumínio

Protocolo 1. Semeiam-se células Caco-2 em inserções em poços revestidos com colagéneo 2 semanas antes de se levar a cabo o ensaio de permeabilidade. Produzem-se placas revestidas com colagéneo com um volume de 100 % de etanol a 1:1 com colagéneo. Secam-se as superficies numa câmara estéril de um dia para o outro até estarem secas. 2. Obtém-se uma solução a 0,1 mg/mL da molécula conjugada com FITC (BSA, IgG, etc.) com interesse, em meios Alfa MEM isentos de vermelho de fenol. Envolve-se em folha de alumínio para se proteger da luz. 3. Confirma-se a confluência das células Caco-2 medindo a resistência. A resistência deve ser maior do que ~600 Ohm na confluência. 4. Aspiram-se os meios usados das inserções de células em cultura dos lados apical e basolateral. Lava-se com PBS para remover qualquer pigmento vermelho de fenol residual. 5. Adicionam-se 0,5 mL de solução conjugada com FITC do lado apical de cada inserção. 6. Noutra placa com 24 poços com cultura de células em inserções, adicionam-se 0,5 mL de PBS aquecido. 7. Transferem-se inserções de células para a placa com PBS. Limpa-se o fundo da inserção com um pano de Kim para remover o resíduo de vermelho de fenol. 8. Ponto de tempo t=0-: amostram-se 75 pL do lado basolateral da inserção e transferem-se para uma placa de 96 poços com fundo negro. Substitui-se o volume com 75 pL de PBS aquecido. Regista-se a resistência de cada poço utilizando-se os eléctrodos em "pauzinho". 9. Adiciona-se cuidadosamente a membrana ao poço adequadamente marcado. Os controlos são as membranas não impressas e as células por si sós. Confirma-se ao microscópio que as membranas estão em contacto directo com as células. Deve ser possível ver-se um círculo bem marcado, indicando contacto com as células. 10. Ponto de tempo t=0: repete-se o passo 7 e depois coloca-se na incubadora durante 1 hora 11. Ponto de tempo t=l: repete-se o passo 7 e depois coloca-se na incubadora durante 1 hora 12. Ponto de tempo t=2: repete-se o passo 7 13. Mede-se o sinal de fluorescência utilizando um leitor de placa espectrofluorométrico. FITC (excitação = 490 nanómetro, emissão = 520 nanómetro)

Resultados

Resume-se na Tabela 7, adiante, as películas utilizadas e os resultados obtidos.

Tabela 7

Determinaram-se os módulos seguindo métodos padrão tal como são conhecidos na técnica e foram descritos por Schubert, et al. (Sliding induced adhesion of stiff polymer microfiber arrays: 2. Microscale behaviour, Journal

Royal Society, Interface, 22 de Janeiro de 2008. 10.1098/rsif.2007.1309)

Mediram-se os ângulos de contacto colocando uma gota de água sobre a superfície seguindo as práticas habituais. (Veja-se, por exemplo, Woodward, First Ten Angstroms, Portsmouth, VA). A Fig. 35 ilustra graficamente os efeitos sobre a permeabilidade a albumina de soro de bovino (BSA) numa monocamada de células em películas em poliestireno com nanopadrões tal como os descritos neste documento. Os padrões nas películas incluíam um padrão DN2 (amostra n2 3), um padrão DN3 (amostra n2 5), e um padrão DN4 (amostra n2 6), tal como indicado. Também se mostram os resultados para uma película em poliestireno sem padrões (marcada PSUI na Fig. 35) e uma monocamada de células sem película adjacente (marcadas 'células' na Fig. 35) . Os resultados são ilustrados como número de vezes de aumento da permeabilidade em função do período de tempo medido em horas.

As Fig. 36A e Fig. 36B ilustram graficamente os efeitos sobre a permeabilidade à imunoglobulina G (IgG) numa monocamada de células em películas de poliestireno com nanopadrões tal como descritos neste documento. Os padrões nas películas incluíam um padrão DN2 (Amostra n2 3), um padrão DN3 (amostra n2 5), e um padrão DN4 (amostra n2 6), tal como indicado. Também se mostram os resultados para uma película sem padrão (marcada PSUI na Fig. 36A e na 36B) e par uma monocamada de células sem película adjacente (marcada 'células' na Fig. 36A e na 36B) . As duas figuras mostram os dados relativos a duas escalas de tempo diferentes. 0 sinal de BSA foi lido num fluorómetro e o sinal de IgG foi lido num espectrofotómetro.

As Figs. 37A e 37B são imagens de gravação 3D com fluoresceína vivas/mortas mostrando o transporte paracelular e transcelular de IgG através de uma monocamada de células numa superfície em poliestireno com um padrão DN4 (amostra n- 6). A Fig. 38 ilustra graficamente os efeitos da permeabilidade a BSA numa monocamada de células sobre uma película de polipropileno com nanopadrões tais como descritos neste documento. Incluem-se nos padrões BB1 (amostra n2 8), DN2 (amostra n2 4), e DN4 (amostra n2 7), como indicado. Também se mostram os resultados para uma película sem padrões (marcada PPUI na Fig. 38) e para uma camada de células sem película adjacente (marcada 'células' na Fig. 38). A Fig. 39 ilustra graficamente os efeitos na permeabilidade a IgG numa monocamada de células em películas de polipropileno com nanopadrões tais como descritos neste documento. Incluem-se os padrões BB1 (amostra η2 8), DN2 (amostra η2 4), e DN4 (amostra n2 7), como indicado. Também se ilustram os resultados para uma película sem padrões (marcada PSUI na Fig. 39) e para uma camada de células sem película adjacente (marcada 'células' na Fig. 39).

As Figs. 40A e 40B são imagens de gravação com fluoresceína 3D vivas/mortas mostrando o transporte paracelular de IgG através de uma monocamada de células numa superfície de polipropileno com o nanopadrão DN2 (amostra n2 4) .

As Figs. 41A-41F são imagens de microscopia electrónica de varrimento (SEM) de células Caco-2 em cultura em superfícies com nanopadrões. Em particular, as Figs. 4IA e 41B ilustram células Caco-2 numa película plana em poliestireno de controlo. As Figs. 41C e 41D ilustram células Caco-2 numa película de poliestireno com nanopadrão DN2 (amostra n2 3) tal como descrita acima, e as Figs. 41E e 41F ilustram células Caco-2 numa película em poliestireno com um nanopadrão DN3 (amostra n2 5) tal como descrita acima.

Exemplo 7

Utilizou-se um método tal como descrito no Exemplo 6 para examinar a permeabilidade de uma monocamada de células Caco-2 à proteína de fusão terapêutica etanercept (comercializada sob a marca Enbrel®) . A Fig. 42 ilustra graficamente os resultados para amadas de células crescendo em diverso substratos diferentes com nanopadrões incluindo tanto polipropileno (DN2 PP - Amostra 4 da Tabela 4) e poliestireno (DN2 PS - Amostra 3 da Tabela 4 e DN3 PS Amostra 1 da Tabela 4), bem como uma membrana em poliestireno não impressa (PSUI) e uma camada de células sem membrana (células). Mostram-se os resultados como número de vezes da alteração da permeabilidade inicial ao longo do tempo. A Fig. 43 ilustra o número de vezes de aumento da permeabilidade desde o t=0 inicial, a intervalos de duas horas (t=2) após a adição da membrana ao poço para os substratos e a camada de células da Fig. 42.

Exemplo 8

Formou-se um conjunto de microagulhas incluindo superfície com nanopadrões. Inicialmente, formou-se um conjunto de microagulhas como se ilustra na Fig. 2 sobre uma bolacha de silicone por um processo de fotolitografia. Cada agulha incluía dois canais laterais dispostos nos lados opostos, alinhados com uma cavidade através da matriz na base da agulha (não visível na Fig. 2).

Formaram-se microagulhas seguindo um típico processo de microfabricação numa bolacha baseada em silicone. Dispuseram-se nas bolachas camadas com resistências e/ou óxido, seguindo-se uma gravação selectiva (gravação no óxido, contrastação de DRIE, contrastação iso) , retiraram-se as resistências, retirou-se o óxido, e técnicas de litografia (por exemplo, litografia iso, litografia de cavidades, litografia de fendas) consoante os métodos padrão para formar o conjunto de microagulhas.

Após a formação do conjunto de microagulhas, formou-se sobre elas uma película de 5 pm de polipropileno incluindo um padrão DN2 formado nelas como se descreveu acima no Exemplo 1, cujas características estão descritas na amostra 2 da Tabela 4. Manteve-se a estrutura de bolacha/película numa embalagem de vazio aquecida (3 polegadas de H20 de vazio) a uma temperatura elevada (130 °C) durante um período de uma hora para se puxar suavemente a película sobre a superfície das microagulhas enquanto se mantinha a superfície da película com nanopadrão. A Fig. 44 ilustra a película sobre o topo do conjunto de microagulhas, e a Fig. 45 é uma vista de mais perto de uma única agulha do conjunto incluindo a película com nanopadrão sobre o topo da agulha.

Exemplo 9

Formaram-se pachos transdérmicos incluindo conjuntos de microagulha tal como descritos no Exemplo 8. Formaram-se os pachos quer com um padrão DN2, quer com um padrão DN3 no conjunto de microagulhas. As películas definindo os padrões que se aplicaram às microagulhas estão descritas na Tabela 8, adiante. A Película 1 é equivalente à amostra n2 2 da Tabela 4 e a Película 2 é equivalente à amostra n2 9 da Tabela 4.

Tabela 8

Formaram-se também pachos de controlo que não tinham nenhum padrão formado na película e subsequentemente aplicaram-se ao conjunto de microagulhas. Prepararam-se formulações transdérmicas e subcutâneas de etanercept (Enbrel®) seguindo as instruções do fabricante do fármaco. A formulação de dose subcutânea (para o controlo positivo) foi preparada para proporcionar 4 mg/kg de dose de fármaco subcutâneo. A concentração em Enbrel® para entrega transdérmica foi ajustada de tal modo que se conseguiu um doseamento pretendido de 200 mg/kg durante um período de tempo de 24 h. utilizaram-se no total 10 murganhos BALB/C (a que se atribuíram as designações #1 - #10), 8 foram doseados transdermicamente com Enbrel® (grupo 1) , e 2 foram doseados por via subcutânea com Enbrel® (grupo 2) tal como descrita na Tabela 9, adiante. Aplicaram-se os pachos transdérmicos nas áreas de pele rapada e nas cavidades formadas perto das pontas das microagulhas aquando da aplicação do pacho sobre a pele.

Tabela 9

Os pachos transdérmicos utilizados incluíam tanto os que definiam uma nanotopografia na superfície (padrões DN2 e DN3, como descritos acima) , bem como pachos sem padrão de nanotopografia.

Recolheram-se amostras de sangue inteiro nos pontos ao longo do tempo que se indicam na Tabela 8. Obtiveram-se cerca de 100 a 200 pL de sangue por hemorragia mandibular e depois centrifugaram-se a cerca de 1.300 rpm durante 10 minutos uma centrífuga refrigerada (ajustada a 4°C) . Aspirou-se o soro resultante e transferiu-se adentro de 30 minutos da obtenção do sangue e centrifugação, para tubos com marcadores apropriados. Congelaram-se os tubos e armazenaram-se às escuras a <-70°C até serem analisados para se determinarem os teores em Enbrel® utilizando um estojo de ELISA Humano para receptor de sTNF (R&D Systems n2 de cat2 DRT200). O intervalo de tempo entre duas amostragens de sangue num determinado sujeito era de 24 horas, para evitar uma tensão desnecessária ao sujeito. A Fig. 46 ilustra graficamente o perfil médio farmacocinético dos pachos transdérmicos com uma nanotopografia definida neles. Utilizou-se uma média dos resultados para todos os pachos incluindo nanotopografia para representar o efeito global de se incorporar uma nanotopografia em conjunto com um pacho transdérmico de microagulhas. Como se pode ver, o teor no soro do sangue aumentou rapidamente até mais do que 800 ng/mL/cm2 de área de pacho adentro das primeiras duas horas de aplicação. Em seguida, o teor médio no sangue diminuía gradualmente até um valor desprezável adentro de 24 horas da aplicação. Os dados utilizados para desenvolver a FIG. 46 estão proporcionados adiante na Tabela 10.

Tabela 10

As Fig. 47A e 47B ilustram vistas de secções transversais por microscopia electrónica, da pele mantida em contacto do os pachos. As imagens foram obtidas depois de removidos os pachos (72 horas após a sua administração). A amostra da Fig. 47A esteve em contacto com um pacho incluindo uma nanotopografia superficial. Em particular, um padrão DN2, tal como descrito acima, que se formou na superfície do pacho. A amostra da Fig. 47B foi mantida em contacto com um pacho transdérmico que não tinha nenhum padrão de nanotopograf ia à superfície. Tal como se pode ver, a amostra da Fig. 47B apresenta sinais de inflamação e uma densidade elevada de presença de macrófagos.

Exemplo 10

Formaram-se pachos transdérmicos incluindo conjuntos de microagulhas tal como descritos no Exemplo 8. Formaram-se os pachos quer com um padrão DN2, quer com um padrão DN3 no conjunto de microagulhas tal como descrito na Tabela 8 do Exemplo 9. Formaram-se também pachos de controlo que não tinham nenhum padrão formado na película subsequentemente aplicada ao conjunto de microagulhas. Prepararam-se formulações transdérmicas e subcutâneas de etanercept (Enbrel®) seguindo as instruções do fornecedor do fármaco.

Dosearam-se os sujeitos do teste (coelhos) por via transdérmica com Enbrel® ou dosearam-se por via subcutânea (SubQ) com Enbrel®. Ilustram-se graficamente os resultados na Fig. 48, que proporciona a concentração em soro de sangue em pg/mL em função do tempo. Os dados utilizados para se obter a Fig. 48 estão listados adiante na Tabela 11.

Tabela 11

Se por um lado se descreveu pormenorizadamente o assunto em questão no que toca às suas concretizações especificas, os especialistas da técnica saberão, quando atingirem um conhecimento de quanto precede, conceber facilmente as alterações, as variações de, e os equivalentes a, estas concretizações. Deste modo, o âmbito da especificação presente deve ser entendido como o das reivindicações apensas e de quaisquer equivalentes a elas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Um dispositivo medicinal (10) compreendendo um conjunto de microagulhas (12;22;120; 330; 230) que se estendem para fora a partir de um suporte (15;20;312;212), em que pelo menos uma das microagulhas (12;22;120;330;230) contenha uma pluralidade de nanoestruturas (104) formadas numa sua superfície (25), caracterizado por as nanoestruturas (104) estarem dispostas segundo um padrão previamente determinado, em que as nanoestruturas (104) apresentem a forma de pilares.
2. O dispositivo medicinal da reivindicação 1, em que pelo menos uma porção das nanoestruturas (104) possuam uma dimensão da secção transversal inferior a cerca de 500 nanómetro, e maior do que cerca de 5 nanómetro, ou apresentem uma dimensão da secção transversal inferior a cerca de 300 nanómetro, e maior do que cerca de 100 nanómetro, ou apresentem aproximadamente a mesma dimensão da secção transversal.
3. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o padrão inclua adicionalmente microestruturas (100), em que as nanoestruturas (104) possuam uma dimensão da secção transversal inferior à das microestruturas (100), por exemplo as microestruturas (100) possuam uma dimensão da secção transversal maior do que cerca de 500 nanómetro.
4. O dispositivo medicinal da reivindicação 3, compreendendo adicionalmente segundas nanoestruturas (102) com uma dimensão da secção transversal menor do que a dimensão da secção transversal das microestruturas (100) e maior do que a dimensão da secção transversal das primeiras nanoestruturas (104) .
5. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, em que pelo menos uma porção das nanoestruturas (102, 104) apresentem uma distância de centro a centro de entre cerca de 50 nanómetro e cerca de 1 micrómetro; e/ou em que a razão entre a dimensão da secção transversal de duas nanoestruturas adjacentes (102, 104) e o espaçamento centro a centro entre estas duas estruturas seja de entre cerca de 1:1 e cerca de 1:4.
6. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as nanoestruturas estejam espaçadas umas das outras de uma forma uniforme; e/ou em que pelo menos uma porção das nanoestruturas (102, 104) apresentem espaçamentos equidistantes.
7. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, em que pelo menos uma porção das nanoestruturas (102, 104) apresente uma altura de entre cerca de 10 nanómetro e cerca de 20 micrómetro, ou de entre cerca de 100 nanómetro e cerca de 700 nanómetro, e/ou em que pelo menos uma porção das nanoestruturas (102, 104) apresentem uma razão de aspecto de entre cerca de 0,15 e cerca de 30, ou de entre cerca de 0,2 e cerca de 5.
8. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o padrão apresente uma dimensão fractal maior do que cerca de 1, por exemplo de entre cerca de 1,5 e cerca de 2,5.
9. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a superfície da microagulha (25) contendo a pluralidade de nanoestruturas (102, 104) apresente uma ou mais das seguintes características: uma aspereza superficial média de entre cerca de 10 nanómetro e cerca de 200 nanómetro, um módulo de compressão efectivo de entre cerca de 4 MPa e cerca de 32 0 MPa, um módulo de tensão de corte efectivo de entre cerca de 0,2 MPa e cerca de 50 MPa, e um ângulo de contacto com a água de entre cerca de 80° e cerca de 150°.
10. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo adicionalmente um reservatório (112; 306; 206) para conter um composto farmacológico (307; 207), por exemplo um composto farmacológico (307; 207) com uma massa molecular maior do que cerca de 100 kDa. 11. 0 dispositivo medicinal da reivindicação 10, em que o composto farmacológico (307; 207) seja uma proteína terapêutica, por exemplo um bloqueador de TNF-oí.
12. O dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, em que pelo menos uma das microagulhas (22) contenha um canal (16; 24; 331; 231) para entregar o composto farmacológico (307; 207).
13. Um método para formar o dispositivo medicinal de qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo fabricar-se o padrão de nanoestruturas (102, 104) na superfície (25) da microagulha (12; 22; 120; 330; 230) de acordo com uma técnica seleccionada de entre o conjunto constituído por fotolitografia, litografia por feixe de electrões, litografia por raios-X, técnicas de auto-montagem, gravura com iões reactivos, gravura em húmido, deposição de película, pulverização, deposição química de vapor, epitaxia, galvanoplastia, litografia de nanoimpressão, e combinações de quaisquer destas.