RU2787450C1

RU2787450C1 - Способ получения микрополостей для изготовления микроигл

Info

Publication number: RU2787450C1
Application number: RU2021139062A
Authority: RU
Inventors: Станислав Анатольевич Кедик; Владимир Степанович Кондратенко; Мария Сергеевна Золотарева; Артём Эдуардович Шигапов; Алина Николаевна Кобыш; Алексей Валерьевич Панов
Original assignee: Станислав Анатольевич Кедик; Владимир Степанович Кондратенко
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-01-09

Abstract

Изобретение относится к медицине и косметологии и предназначено для получения конических сквозных микрополостей, используемых для изготовления микроигл, применяемых для трансдермальной доставки косметических средств и лекарственных препаратов. Способ получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл заключается в воздействии лазерным излучением на заготовку из полимерного материала. Формирование микрополостей осуществляют в два этапа, на первом этапе в заготовке из полимерного материала, выполненной в виде пластины, формируют сквозной канал в направлении от верхней поверхности пластины к нижней поверхности пластины, а на втором этапе вокруг сквозного канала формируют объемную коническую микрополость заданных размеров. При этом на этапе формирования сквозного канала используют УФ-лазер, а на этапе формирования объемной конической микрополости заданных размеров используют СО₂-лазер. Изобретение обеспечивает повышение производительности, расширение функциональных возможностей при формировании микрополостей. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к медицине и косметологии и предназначено для получения конических сквозных микрополостей, используемых для изготовления микроигл, применяемых для трансдермальной доставки косметических средств и лекарственных препаратов.

Известен способ изготовления микроигл, основанный на предварительном формовании несквозных микрополостей в формах (WO2019/231360, US 6334856 В1).

Однако такой способ имеет ряд недостатков, например, необходимость заполнения формы при центрифугировании либо в вакуумной камере, что не позволяет масштабировать процесс получения микроигл, а также негативно влияет на качество получаемого продукта, так как может наблюдаться неполное заполнение микрополостей формы раствором для изготовления микроигл.

Известен способ изготовления микроигл, основанный на предварительном формовании сквозных микрополостей, которые при изготовлении микроигл заполняются раствором для их изготовления (CN105643839 A).

Известен также способ (Chen et al. A novel scalable fabrication process for the production of dissolving microneedle arrays, Drug Delivery and Translational Research, 2019) который заключается в том, что вначале выпиливают металлический массив микроигл желаемой геометрии, например, из латуни. Затем с этого массива отливают форму из полидиметилсилоксана, при этом, для получения сквозных микрополостей раствор полимера заливают не на всю высоту микроигл. Другим вариантом получения формы со сквозными микрополостями является отлив формы из полидиметилсилоксана на всю длину микроигл, так чтобы получить обычную неполую форму, с последующим получением сквозных микрополостей за счет использования лазера.

Указанные способы являются трудоемкими и не позволяют масштабировать процесс изготовления форм со сквозными микрополостями для изготовления микроигл.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является техническое решение [US 20200238066 A1, 30.07.2020], которое включает в себя использование лазерной обработки для получения форм с несквозными микрополостями конической формы для изготовления микроигл. Лазерная обработка в данном техническом решении осуществляется с использованием СО₂-лазера и позволяет получать конические острые несквозные микрополости, например, в центре акриловой пластины. Мощность лазера может находиться в диапазоне от 30 В до 140 В, например, 60 В. Формирование каждой микрополости происходит за счет множественной перекрестной лазерной обработки в каждой точке: за счет того, что в центре креста луч лазера проходит несколько раз, в нем образуется глубокая острая коническая микрополость с расходящимися от нее лучами - будущими основаниями микроиглы. При этом глубина отверстия пропорциональна количеству проходов луча лазера через центр креста и, следовательно, количеству ножек-оснований будущей микроиглы. Угол при вершине конуса можно варьировать, изменяя скорость прохождения лазерного луча. Длина получаемых линий влияет на глубину и/или угол при вершине конуса микрополости. Основание микроигл, которые можно получить из таких форм, будет иметь форму звезды, а центральная часть - коническую форму. Идеальную коническую форму можно получить за счет дальнейшей механической микрообработки получаемых игл. Другим вариантом получения идеальной конической формы является использование 2-х слоев полимерной основы - тогда в первом (верхнем) слое будет оставаться основание в виде звезды, а во втором (нижнем) слое - идеальная коническая микрополость.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая производительность и высокая трудоемкость, так как процесс получения одной микрополости состоит, как минимум из 5 стадий лазерной обработки. Помимо этого, наиболее близкое техническое решение не позволяет за один шаг получить микроиглы конической формы - необходимо использовать дополнительный слой полимерного материала, в котором остается неровное основание микрополости, что приводит к лишним затратам. Кроме того, этот способ изготовления не позволяет получать сквозные микроотверстия, что приводит к необходимости проводить дополнительную обработку поверхности формы для улучшения смачивания микроотверстий.

Задача, которая решается в изобретении, направлена на создание способа получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл с более высокой производительностью.

Требуемый технический результат заключается в повышении производительности с одновременным расширением арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения микрополостей для изготовления микроигл.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что в способе, основанном на воздействии лазерного излучения на заготовку из полимерного материала, согласно изобретению, формирование микрополостей осуществляют в два этапа, на первом из них формируют сквозной канал в заготовке из полимерного материала, выполненной в форме пластины, а на втором этапе формируют вокруг сквозного канала объемную коническую микрополость заданных размеров.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что при формирование микрополости осуществляют с использованием, по крайней мере, двух лазеров.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что на этапе формирования сквозного канала используют ультрафиолетовый лазер (УФ-лазер), а на этапе формирования объемной микрополости заданных размеров используют СО₂-лазер.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве заготовки из полимерного материала используют пластину из полиэтилентерефталата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве заготовки из полимерного материала используют пластину из полиметилметакрилата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что при формировании объемных микрополостей их размеры выполняют с допуском относительно заданных размеров.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что при формировании последовательности микрополостей заданных размеров их размещают на расстоянии друг от друга, исключающем деформацию микрополстей.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что формирование сквозных каналов путем воздействия лазерным излучением на заготовку из полимерного материала, заготовку закрепляют без контакта с рабочей поверхностью в зоне воздействия лазерным излучением.

На чертеже представлены: на фиг. 1 - иллюстрация формирования сквозного канала, на фиг. 2 - иллюстрация формирования объемной микрополости заданных размеров.

На чертежах обозначены:

1 - заготовка из полимерного материала в форме пластины;

2 - сквозной канал на всю толщину пластины;

3 - объемная микрополость конической формы заданных размеров.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В зависимости от требуемых размеров микрополостей для их получения могут варьироваться такие параметры, как фокусное расстояние, мощность излучения и длительность импульсов. В качестве заготовки могут использоваться пластины из полимерных материалов толщиной от 0,3 до 1 мм. Глубину микрополостей можно варьировать путем изменения толщины пластины и числа и шага фокусировки излучения. Размер большего диаметра (входного) отверстия микрополостей может варьироваться от 50 мкм до 1000 мкм. Размер меньшего диаметра (выходного) отверстия микрополостей может варьироваться от 0,5 мкм до 20 мкм.

Для получения сквозных конических отверстий с диаметром входного отверстия 290 мкм и диаметром выходного отверстия 7 мкм, длиной 0,6 мм может использоваться УФ-лазер с длиной волны излучения - 355 нм в комбинации с СО₂ лазером с длиной волны излучения - 1060 нм и пластина из полиметилметакрилата толщиной 0,6 мм в качестве заготовки. Вначале используют обработку УФ-лазером: до начала импульса луч фокусируется на верхнюю поверхность пластины, а затем происходит перемещение фокуса вглубь пластины при лазерной обработке на расстояние вплоть до нижней поверхности пластины, мощность лазерного излучения составляет 4-5 ватт. Затем проводится обработка отверстия СО₂ лазером. Луч фокусируется так же на верхнюю поверхность пластины. Длительность импульса 0,07-0,08 с. Мощность лазерного излучения 4,5-5,3 ватт.

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям, в предложении достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении производительности при одновременном расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл.

Claims

1. Способ получения сквозных микрополостей для изготовления микроигл, воздействием лазерным излучением на заготовку из полимерного материала, отличающийся тем, что формирование микрополостей осуществляют в два этапа, на первом этапе в заготовке из полимерного материала, выполненной в виде пластины, формируют сквозной канал в направлении от верхней поверхности пластины к нижней поверхности пластины, а на втором этапе вокруг сквозного канала формируют объемную коническую микрополость заданных размеров, при этом на этапе формирования сквозного канала используют УФ-лазер, а на этапе формирования объемной конической микрополости заданных размеров используют СО₂-лазер.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве заготовки из полимерного материала используют пластину из полиэтилентерефталата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве заготовки из полимерного материала используют пластину из полиметилметакрилата толщиной от 0,3 до 1,5 мм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании в заготовке из полимерного материала последовательности микрополостей заданных размеров их размещают на расстоянии друг от друга, исключающем их деформацию.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании сквозных каналов, заготовку закрепляют без контакта с рабочей поверхностью в зоне воздействия лазерным излучением.