一种光敏微针及其制备方法、可控释放方法技术

本发明专利技术属于微针透皮给药技术领域，具体涉及一种光敏微针及其制备方法、可控释放方法。其中，光敏微针，包括基体和附着于基体的若干针头，所述针头包括主体材料、药物因子和光热转换因子，所述主体材料混合药物因子和光热转换因子并固化；所述针头涂覆低熔点相转变材料。本发明专利技术的光敏微针，将低熔点相转变材料作为针头的表面涂层，在针头中的光热转换因子能吸收近红外光转化为热量以融化针头表面的涂层，使针头吸收体液而逐渐溶解或降解而释放出包埋在针头中的药物因子。

Photosensitive microneedle and its preparation method and controllable release method

The invention belongs to the technical field of microneedle transdermal drug delivery, in particular to a photosensitive microneedle, a preparation method and a controlled release method. The photosensitive microneedle comprises a substrate and a number of needles attached to the substrate. The needle comprises a main body material, a drug factor and a photothermal conversion factor, the main body material mixes the drug factor and a photothermal conversion factor and solidifies; the needle is coated with a low melting point phase transition material. The light-sensitive micro-needle of the invention uses the low melting point phase change material as the surface coating of the needle, and the light-heat conversion factor in the needle can absorb near-infrared light and convert it into heat to melt the coating on the surface of the needle, so that the needle absorbs body fluid and gradually dissolves or degrades, thereby releasing the drug factors embedded in the needle.

【技术实现步骤摘要】
一种光敏微针及其制备方法、可控释放方法
本专利技术属于微针透皮给药
，具体涉及一种光敏微针及其制备方法、可控释放方法。
技术介绍
“糖尿病”作为一种血液中葡萄糖容易堆积过多的慢性疾病，临床上以“高血糖”为主要特征。血糖的控制伴随糖尿病患者终生，由于胰岛素分泌不足或有胰岛素抵抗，导致胰岛素相对或绝对缺乏，皮下或静脉注射胰岛素是目前最为直接有效控制糖尿病患者血糖水平的给药方式。然而，这种给药方式存在诸多不足：如，胰岛素在血液中半衰期短(3～5分钟)，经人体血液循环，只有少部分能进入肝脏发挥降血糖作用；需长期、频繁注射胰岛素，从而给患者造成身体、精神和经济上的多重压力。相对于胰岛素注射给药中存在的诸多问题，微针透皮给药更方便、更安全，已逐渐引起国际学者和医疗工作者的关注，已成为未来糖尿病诊疗研究的重要研究方向。理想的微针载药系统应能自主调控药物的释放速率。近年来，微针给药系统有了很大的发展，但要实现其应用于临床中依然面临诸多挑战，如：微针中药物的快速敏感响应释放；微针材料的生物相容性等。近红外光(600～900nm)具有良好的生物组织穿透性，且对人体组织几乎没有损害；而光热转换材料能吸收近红外光并转化成热，在近红外光照射下产生的光热效应，导致局部温度升高。将光热转换材料装载在微针中，则有可能实现利用近红外光主动驱动药物的程序式释放。选择具有良好生物相容性、生物降解性及低熔点相变的聚合物作为微针的主体材料，与药物及光热转换材料复合，并在一定的外界红外光刺激作用下可使微针发生热熔，可望实现药物的主动释放，从而满足不同个体的差异需求。
技术实现思路
基于现有技术中存在的上述不足，本专利技术提供一种光敏微针及其制备方法、可控释放方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种光敏微针，包括基体和附着于基体的若干针头，所述针头包括主体材料、药物因子和光热转换因子，所述主体材料混合药物因子和光热转换因子并固化；所述针头涂覆低熔点相转变材料。作为优选方案，所述低熔点相转变材料为月桂酸或十三酸或聚己内酯。作为优选方案，所述主体材料为亲水性材料。作为优选方案，所述主体材料选用聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。作为优选方案，所述针头为金字塔形结构，针头的整体高度为400～600μm，针头的头部直径为5～20μm。作为优选方案，所述光热转换因子选用铋纳米量子点、金纳米粒、碳纳米管、普鲁士蓝、六硼化镧中的一种或多种。作为优选方案，所述光热转换因子为铋纳米量子点，粒径小于10nm。作为优选方案，所述药物因子为盐酸二甲双胍或乙酰水杨酸。本专利技术还提供一种制备如上任一方案所述的光敏微针的方法，包括如下步骤：S1、于微针模板的模腔添加包括主体材料、光热转换因子和药物因子的混合物；S2、于微针模板的模腔再添加高分子凝胶，固化、脱模，制得基体和附着于基体的针头；S3、于针头所处的位置喷涂低熔点相转变材料，制得光敏微针。本专利技术还提供一种如上任一项方案所述的光敏微针的可控释放方法，包括如下步骤：利用近红外光照射所述光敏微针；低熔点相转变材料由固态转变为流动态以实现对药物因子的可控释放。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：本专利技术的光敏微针，将低熔点相转变材料作为针头的表面涂层，在针头中的光热转换因子能吸收近红外光转化为热量以融化针头表面的涂层，使针头吸收体液而逐渐溶解或降解而释放出包埋在针头中的药物因子。本专利技术光敏微针的制备方法，方法简单，便于大批量制备。本专利技术光敏微针的可控释放方法，可以精确地控制药物的释放。附图说明图1是本专利技术实施例一的涂覆型光敏微针的制备流程图；图2是本专利技术实施例一的涂覆型光敏微针的扫描电镜图；图3是本专利技术实施例一的不同Bi含量的涂覆型光敏微针在1.6W/cm2808nm近红外光照射下的温度分布曲线(A)及0.044wt％Bi含量下的循环升温曲线(B)；图4是本专利技术实施例一的涂覆型光敏微针与未涂覆低熔点相转变材料的光敏微针在是否近红外光光照下刺入皮肤前后的形貌变化对比图。图5是本专利技术实施例一的有无涂覆光敏微针(R6G替代二甲双胍作为模型药物)在是否光照下应用于皮肤后的组织切片对比图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。实施例一：将液态聚二甲基硅氧烷预聚物(PDMS)和固化剂按质量比10：1混合后，浇注在PMMA微针阳模上，之后先抽真空除去气泡，然后置于常压80℃环境下加热6h，最后脱模得到PDMS微针阴模。取0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混入0.1g碳酸钙(CaCO3)、0.3g盐酸二甲双胍(Met)及0.4g(0.044wt％)光热因子铋纳米量子点(Bi)溶于1mL去离子水搅拌均匀以获得载药微针的针头混合物。其中，铋纳米量子点的粒径小于10nm。另需配置质量分数40wt％的纯PVP水凝胶作为微针基体材料。移取载药微针的针头混合物6mg浇注入PDMS模板空腔，然后10000rpm离心15min。接着移取40wt％PVP水凝胶再次浇注到模板内腔直至完全填实，再经8000rpm离心5min取出整个模具放置于室温环境自然风干，最后脱模得到无涂覆光敏微针Bi-Met/CaCO3/PVP。以乙酸乙酯为溶剂溶解低熔点相转变材料月桂酸(LA)，以配置0.25g/mL的均匀溶液，作为一种喷涂溶液。然后，借助纳米喷雾仪以距光敏微针10cm的高度朝针头所处的位置喷涂5s，接着在室温下放置风干，得到涂覆型光敏微针LA/Bi-Met/CaCO3/PVP。最后低温干燥保存所得涂覆型光敏微针，备用。图1为本实施例涂覆型光敏微针的制备流程图。由图1可知，整个制备过程包括浇注、离心及喷涂三个主要步骤，所得的微针呈现涂层结构，里端亲水，外层的低熔点相转变材料层疏水。整个微针阵列由无载药水溶凝胶支撑。图2为本实施例制备的涂覆型光敏微针的扫描电子显微镜图(不同角度、不同倍数)。由图2可知，所得微针的针头呈现金字塔形结构，针头的整体高度在450～550μm之间，针头的头部直径为10～20μm之间，针头之间的间距大约为600μm，整个涂层表面较为粗糙。图3为本实施例不同Bi含量的涂覆型光敏微针在1.6W/cm2808nm近红外光照射下的温度分布曲线(A)及0.044wt％Bi含量下的循环升温曲线(B)。由图3可知，光敏微针表面温度随Bi含量的增加逐渐升高，最高温度47℃的0.044wt％Bi含量最为合适，并具有优异的循环光热性能。图4为该实施例的涂覆型光敏微针与未涂覆低熔点相转变材料的光敏微针在是否近红外光光照下刺入皮肤前后的形貌变化对比图。由图4可知，没有近红外光照射时，相较于涂覆型光敏微针，未涂覆低熔点相转变材料的光敏微针因组织间隙液作用造成部分溶解，刺入前后形貌发生明显变化。而当本实施例的涂覆型光敏微针曝光在近红外光下时，微针表层热熔，形貌才开始发生变化。因此，本实施例的涂覆型光敏微针实现可控释放。图5为本实施例有无涂覆光敏微针(R6G替代二甲双胍作为模型药物)在是否光照下应用于皮肤后的组织切片对比图。由图5可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光敏微针，包括基体和附着于基体的若干针头，其特征在于，所述针头包括主体材料、药物因子和光热转换因子，所述主体材料混合药物因子和光热转换因子并固化；所述针头涂覆低熔点相转变材料。

【技术特征摘要】
1.一种光敏微针，包括基体和附着于基体的若干针头，其特征在于，所述针头包括主体材料、药物因子和光热转换因子，所述主体材料混合药物因子和光热转换因子并固化；所述针头涂覆低熔点相转变材料。2.根据权利要求1所述的一种光敏微针，其特征在于，所述低熔点相转变材料为月桂酸或十三酸或聚己内酯。3.根据权利要求1所述的一种光敏微针，其特征在于，所述主体材料为亲水性材料。4.根据权利要求3所述的一种光敏微针，其特征在于，所述主体材料选用聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种光敏微针，其特征在于，所述针头为金字塔形结构，针头的整体高度为400～600μm，针头的头部直径为5～20μm。6.根据权利要求1所述的一种光敏微针，其特征在于，所述光热转换因子选用铋纳米量子点、金...

【专利技术属性】
技术研发人员：江国华，张洋，刘德朋，童再再，杨玉慧，马翩翩，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33