WO2021036200A1 - 微型智能海藻酸钙水凝胶末端操作器的制备方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention belongs to the technical field of pharmaceutical microcarriers, and specifically relates to a method for preparing a miniature smart calcium alginate hydrogel terminal manipulator based on different microelectrodes.
- Drug delivery refers to the delivery of drugs to a lesion site in a specific way, so as to achieve the purpose of treating diseases.
- Common clinical drug delivery methods include enteral administration, parenteral administration and local administration.
- Oral administration and rectal administration are two enteral administration methods. The drug is absorbed by the gastrointestinal mucosa, liver or rectal mucosa, and then enters the blood, and is transported to the whole body through the blood circulation to achieve the purpose of curing diseases.
- Intravenous injection, intramuscular injection, and subcutaneous injection are three common parenteral administration methods, which refer to the direct injection of drugs into veins, muscle tissues, and subcutaneous tissues.
- Local administration methods include drug delivery through the eyes, lungs, abdominal cavity, and skin, and direct delivery of the drug to the lesion site to achieve the purpose of curing the disease. Compared with systemic medication, local medication can achieve higher drug concentration and have fewer side effects. Has significant advantages. Although traditional drug delivery can have a certain effect on the diagnosis and treatment of certain specific diseases, most of them are faced with the problems of fast drug release, short drug action time, long-term and multiple administrations.
- microcarrier drug delivery system which has the characteristics of targeted controlled release, safety, reliability, and modification. According to clinical needs, selecting appropriate types of drug microcarriers can not only deliver drugs to the target organs at a specific point, but also effectively adjust the physical and chemical properties of the drugs, so as to achieve the effects of improving the treatment effect, reducing toxic side effects and reducing treatment costs.
- the purpose of the present invention is to propose a method for preparing a miniature smart calcium alginate hydrogel terminal manipulator based on different microelectrodes.
- the technical scheme of the present invention is as follows:
- the present invention proposes a method for manufacturing a micro-manipulator with different structures based on different micro-electrodes to realize different functions, including: electrodeposition , Processing, picking up.
- the electrodeposition further includes: a1: coating the FTO glass by a spin coater and forming different microelectrodes by photolithography; a2: Fill the deposition solution between the two electrodes, which are maintained by two insulating spacers with a height of 1 mm; a3: apply a DC voltage to the electrodes for a duration of 1-5 seconds; a4: buffer the anode in HEPES Wash in the solution for 5 minutes until all the hydrogel microstructures are separated from the ITO glass.
- the electrodeposition step further includes: a1: coating photoresist on the FTO glass by a spin coater, and forming a concave pattern of a specific shape on the FTO glass as an anode; a2: filling the deposition solution to two Between the electrodes, it is maintained by insulating gaskets; a3: apply a DC voltage to the electrodes for a duration of 1-5 seconds; a4: wash the anode in HEPES buffer.
- the number of insulating gaskets is not less than two, and the thickness of the respective insulating gaskets is not less than 1 mm.
- the washing time is 3-10 minutes.
- the processing further includes: b1: transferring the hydrogel microstructure to a calcium chloride solution for 2 minutes to make the hydrogel microstructure fully self-winding; preferably, the picking up further includes: c1: collect the microstructures in a petri dish; c2: store the petri dish in a specific environment.
- the deposition solution includes CdCO 3 , drugs, cells, magnetic nanoparticles and monitoring equipment.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a micro-tissue construction device based on electrodeposition of the present invention
- FIG. 1a is a schematic diagram of strip-shaped hydrogel electrodeposition
- FIG. 1b is a schematic diagram of radial hydrogel electrodeposition
- Fig. 2 is a schematic diagram of the microstructure of an alginate monolayer film
- Fig. 2a and Fig. 2b are the striped and radial hydrogel microstructures after electrodeposition.
- Figure 3 is a schematic diagram of the self-rolling deformation of the microstructure of an alginate monolayer membrane
- Figure 3a and Figure 3b are schematic diagrams of the shape of the strip-shaped hydrogel microstructure after self-curling
- Figure 3c is the shape of the radial hydrogel microstructure after self-curling Schematic.
- the present invention provides a method for preparing a degradable and self-winding miniature intelligent calcium alginate hydrogel terminal manipulator, which includes electrodeposition, processing, and picking.
- the electrodeposition further includes:
- the S11 further includes:
- a photoresist with a thickness of about 10 M m is used to form a concave pattern of a specific shape on the FT0 glass as an anode;
- the processing further includes:
- the pickup further includes: si: collecting the microstructures in a petri dish;
- the required components include CaCO 3 , drugs, cells, magnetic nanoparticles, monitoring equipment, and the like.
- the above description is only a specific embodiment of the present invention, and the above embodiments are only used to illustrate the technical solutions and inventive concepts of the present invention and do not limit the scope of the claims of the present invention. Any other technical solutions that can be obtained by logical analysis, reasoning or limited experiments by those skilled in the art on the basis of the inventive concept of this patent in combination with the existing technology should also be considered to fall within the protection scope of the claims of the present invention. .
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Abstract
一种基于不同微电极的微型智能海藻酸钙水凝胶末端操作器的制备方法。该方法包括电沉积步骤，令沉积溶液沉积于阳极表面，将阳极在HEPES缓冲液中洗涤5分钟，直到所有的水凝胶微结构从FTO玻璃上分离；处理步骤，将所得水凝胶微结构转移到氯化钙溶液中，令水凝胶微结构充分自卷；拾取步骤，将自卷的藻酸盐单层膜微结构收集在培养皿中，置于特定环境下保存。
Description
微 型智能 海藻 酸钙水 凝胶 末端 操作器 的制 备方法 技术 领域 本 发明属 于药物 微载 体技术 领域 ， 具体涉及 一种基 于不 同微 电极 的微型 智能 海藻酸 钙水凝 胶末端 操作器 的制 备方法 。 背景 技术 药物 输送 是指将 药物以 某种特 定的 途径输 送至病 灶部 位，从而 达到 治疗疾 病的 目的。 常见的临床药 物输送 方式有 肠内给 药方式, 肠外 给药和 局部 给药等 。 口服给药 和直肠 给药是 两种 肠内给 药方 式 ，药物被肠 胃粘膜 、肝脏 或直肠 粘膜等 吸收后 进入血 液，经过 血 液循 环运送 至全 身，从而 达到治 疗疾病 的目 的。静脉 注射、肌 内注 射和 皮下 注射是 三种 常见的 肠外给 药方 式， 是指将 药物直 接注射 至静 脉、 肌肉组织 和皮下 组织。局 部给药 方式包 括通 过眼、肺 、 腹 腔和 皮肤 等进行 药物输 送、 直接将药物 输送至 病灶 部位从 而达到 治疗 疾病 的目的 ， 局部用药 相比 全身用 药可以 获得 更高的 药物 浓 度 ，副作用更 小，具 有显著 的优越 性。传统 的药物 输送虽 然可以 对 某 些特定 疾病 的诊疗 起到一 定的效 果 ， 但是大都面 临药物 释放 速 度快 、 药物作用时 间短、 需要长期 、 多次给药等 问题。 为了解决 这 些 问题， 近些年来 ， 随着医药、 化学、 材料、 工程、 信息、 生命等
科学 的快 速发展 ， 药物微载 体制备 技术 已受到 国内 外研究 人员越 来越 多的 关注，药物 与微载 体相结 合形成 微载 体药物 递送系 统，其 拥有 靶向控 释、安全 可靠及 可修饰 等特 性，按照 临床需要 选取适 当 种类 的药物 微载体 ，不但能 够将药 物定点 运送至 靶器 官，而且可 以 有效 地调节 药物的 物理 化学特 性，从而 达到提 高治疗 效果、减 小毒 副作 用和 降低治 疗成本 等效果 。目前 ，药物微载体 的研 究主要 集中 于微 球、 微囊、 纳米粒、 脂质体、 微乳、 微泡以及包合 物等方 面。 然 而， 已有的药物 载体制 备技术 有着装 置复杂 、制备困 难、不 可 降解等 技术屏 障。 因此，在精确 的医学 和组织 工程领 域，我们 需 要一 种可 降解的 、方便的微 操作 器，它可以 被局 部地制 成不同 的功 能部 件。 发明 内容 本 发明的 目的 是： 提出一 种基于 不同微 电极 的微型 智能 海藻 酸钙 水凝胶 末端 操作器 的制备 方法。 本 发明的 技术方 案如下 ： 本发 明提出了 一种基 于不同微 电极加 工出不 同结构的微 操作器, 以实 现不同功 能的微 型智能海 藻酸钙 水凝胶末 端操作 器的制备 方法, 包括 ： 电沉积、 处理、 拾取。 优选 地， 所述电沉积进 一步包 括： a1 : 通过旋涂机在 FTO玻 璃上涂覆 删 胶,并通过光 刻技术形 成 不同 微电极;
a2: 将沉积 溶液填充 到两个 电极之间 ，由两个高度 为 1 mm厚的 绝缘垫 片维持 ； a3: 向电极施加 直流电压 ， 维持时间为 1 -5秒； a4: 将阳极在 HEPES缓冲 液中洗 涤 5分钟 ， 直到所有的水凝 胶 微结 构从 ITO玻璃上分离 。 优选 地， 所述电沉积步 骤进一 步包括 ： a1 : 通过旋涂机在 FTO玻璃 上涂覆光 刻胶，在 FTO玻 璃上形 成 特定 形状的 凹陷图案 ， 作为阳极； a2: 将沉积溶液 填充到两 个电极之 间， 由绝缘垫片维 持； a3: 向电极施加 直流电压 ， 维持时间为 1 -5秒； a4: 将阳极在 HEPES缓 冲液中洗 涤。 优选地 ， 所述步骤 a2中， 绝缘垫片的数量 不少于 2个， 所属绝 缘垫 片的厚度 不小于 1 mm。 优选地， 所述步骤 a4中 ， 洗涤时间为 3-10 分钟。 优选 地， 所述处理进一 步包括 ： b1 :将所述水凝胶 微结构转 移到氯化 钙溶液 中，持续 2分钟，令 水凝 胶微结构 充分自卷 ； 优选 地， 所述拾取进一 步包括 ： c1 : 将所述微结构 收集在 培养皿中 ； c2： 将培养皿置 于特定 环境中保 存。
优选 地， 所述沉积 溶液包 括 CdC03、 药物、 细胞、 磁性纳米粒 子及 监测装 备。 通 过以上 技术方 案 ， 本发明通过 所述电 沉积模 块产 生特定 的 水凝 胶 ， 然后将所述 水凝胶 经过 所述处 理形成 自卷 的藻酸 盐单 层 膜微 结构 。该微结构 能够通 过磁场 定位 ，并在柠檬 酸钠溶 液中降 解。 本发 明能够 提供一 种可 降解的 、方便的微 载体 ，它可以被 局部 地制 成不 同的 功能部 件。 附图 说明 图 1为本发明的 基于电沉 积的微组 织构建装 置示意 图； 图 1a为 条带 状水凝胶 电沉积示 意图， 图 1 b为放射状水凝 胶电沉积 示意图。 图 2为海藻酸 盐单层膜 微结构示 意图， 图 2a和图 2b分别 为电 沉积 后条带状 和放射状 水凝胶 微结构。 图 3为海藻 酸盐单层膜 微结构 自卷变形 示意图 ； 图 3a和图 3b 分别 为条带状 水凝胶微 结构自卷 曲后形 状示意 图， 图 3c为放射状 水 凝胶 微结构 自卷曲后形 状示意 图。 具体 实施方式 为了使 本技术 领域的人 员更好地 理解本 申请方案 ，下面将结合 本 申请 实施例中 的附图 ，对本申请实 施例中的 技术方案 进行清 楚、完整 地描 述， 显然， 所描述的实施例仅 仅是本 申请一部分 的实施 例， 而不
是全 部的实施 例。基于本 申请中 的实施例 ，本领域普 通技术人 员在没 有做 出创造性 劳动前提 下所获得 的所有 其他实施 例，都应当属 于本申 请保 护的范围 。 本 发明提 供了 一种可 降解 自卷的 微型智 能海 藻酸钙 水凝 胶末 端操 作器 的制备 方法 ， 包括电沉积、 处理、 拾取。 优选 地， 所述电沉 积进一 步包 括： 在 一优选 的实施 方式中 ， 所述 S1 1进一步包 括：
S1 : 通过旋涂机 在 50mm x 50mm 尺寸 的 FTO 玻璃上涂覆
10Mm 左右厚 的光刻胶 ，在 FT0玻璃上 形成特定 形状的 凹陷图案 ， 作 为阳 极；
S2 :将 2ml沉积溶液 填充到 两个 3.5-4V的电极之间 ， 由两个高 度为 1 mm厚 的绝缘塾 片维持 ；
S3 : 向电极施加直流电压 ， 维持时间为 1 -5秒；
S4: 将阳极在 HEPES缓冲 液中洗 涤 5分钟 ， 直到所有的水凝 胶 微结 构从 FT0玻璃上 分离。 在 一优选 的实施 方式中 ， 所述处理进 一步包 括：
S1 : 将所述水凝胶微结构 转移到 0.5%的氯化钙 溶液中 ， 持续 2 分钟 ，令水凝胶 微结构充 分自卷 ，该水凝胶 微结构可 在柠檬酸 钠溶液 中 自行还原形 状并溶 解; 在 一优选 的实施 方式中 ， 所述拾取进 一步包 括:
si ： 将所述微结构收集 在培养 皿中；
S2: 将培养皿置 于特定环 境中保存 。 在 一优选 的实施 方式中 ， 所述所需成 分包括 CaC03、 药物、 细 胞 、 磁性纳米粒 子及监 测装备 等。 以 上所述 仅为本 发明 的一种 具体 实施例 ， 以上实施 例仅用 于 对本 发明 的技术 方案和 发明 构思做 说明 而非限 制本 发明的 权利要 求范 围。 凡本技术领域 中技 术人员 在本 专利的 发明构 思基 础上结 合现 有技术 ，通过逻 辑分析 、推理或有 限实 验可以 得到的 其他技 术 方案 ， 也应该被认 为落在 本发 明的权 利要求 保护范 围之 内。
Claims
1. 一种可降 解自卷微 型智能 海藻酸钙 水凝胶 末端操作 器的制备 方法,包 括: 电沉 积、 处理、 拾取。
2. 根据权利要 求 1 所述的可 降解 自卷微 型智能 海藻酸 钙水 凝胶末 端操 作器 的制备 方法 ， 其特征在于 ， 所述电沉积 步骤进 一步包 括 ： a1 : 通过旋涂机在 FTO玻璃上 涂覆光 ^胶 ，在 FTO玻璃上形 成特定 形状的 凹陷 图案， 作为阳极 ； a2: 将沉积溶液 填充到两 个电极之 间， 由两个高度 为 1 mm厚 的绝缘垫 片 维持 ； a3: 向电极施加 直流电压 ， 维持时间为 1-5秒； a4: 将阳极在 HEPES 缓冲液 中洗涤 5分钟 ， 直到所有的水 凝胶微 结构从 FTO 玻璃 上分离 。
3. 根据权利要 求 1 所述的可 降解 自卷微 型智能 海藻酸 钙水 凝胶末 端操 作器 的制备 方法 ， 其特征在于 ， 所述电沉积 步骤进 一步包 括 ： a1 : 通过旋涂机在 FTO玻璃上 涂覆光 ^胶 ，在 FTO玻璃上形 成特定 形状的 凹陷 图案， 作为阳极 ； a2: 将沉积溶液 填充到两 个电极之 间， 由绝缘垫片维 持； a3: 向电极施加 直流电压 ， 维持时间为 1-5秒； a4: 将阳极在 HEPES缓 冲液中洗 澡。
4. 根据权利 要求 3所述的可 降解自卷 微型智能 海藻酸 钙水凝胶 末端操作 器 的制 备方法 ， 其特征在于， 所述步骤 a2中， 绝缘垫片的数量 不少于 2个， 所属 绝缘垫 片的厚 度不小于 1 mm。
5. 根据权利 要求 3所述的可 降解自卷 微型智能 海藻酸 钙水凝胶 末端操作 器 的制 备方法 ， 其特征在于， 所述步骤 a4中， 洗涤时间为 3-10分钟。
6. 根据权利 要求 1所述的可 降解自卷 微型智能 海藻酸 钙水凝胶 末端操作 器
的制 备方法 ， 其特征在于， 所述处理步 骤进一步 包括 ： b: 将所述水凝胶 微结构转 移到氯化 钙溶液 中，持续 2分钟，令水 凝胶微 结 构充 分自卷 。
7. 根据权利 要求 1所述的可 降解自卷 微型智能 海藻酸 钙水凝胶 末端操作 器 的制 备方法 ， 其特征在于， 所述处理步 骤进一步 包括 ： b: 将所 述水凝胶 微结构转 移到氯化 钙溶液 中，持续至 令水凝 胶微结构 充分 自卷 。
8. 根据权利 要求 1所述的可 降解自卷 微型智能 海藻酸 钙水凝胶 末端操作 器 的制 备方法 ， 其特征在于， 所述拾取步 骤进一步 包括 ： c1 : 将所述微结构 收集在 培养皿中 ； c2 : 将培养皿置于 特定环 境中保存 。
9. 根据权利要 求 2-8 中任一项所述 的可降 解自卷 微型 智能海 藻酸钙 水 凝胶 末端 操作器 的制备 方法 ，其特征在 于，所述 沉积溶 液成分 包括 CdC03、药 物 、 细胞、 磁性纳米粒 子及监 测装备 等。
10. 一种可降 解自卷 微型智 能海藻 酸钙水 凝胶 末端操 作器, 其特征 在于, 所述 可降 解自卷 微型智 能海藻 酸钙水 凝胶 末端操 作器是 通过权 利要求 1 -9中 任意 一项所 述的 可降解 自卷微 型智能 海藻 酸钙水 凝胶末 端操作 器的 制备方 法 制备 得到 的。
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