其上含有纳米结构的复合微针阵列制造技术

所公开的是一种复合微针阵列，其包括微针和微针上敷设的薄膜。所述薄膜包括其上加工的多个纳米尺度结构。装置可以用于与皮肤结缔组织成分交互作用。可以加工随机的或非随机的结构图案，诸如包括不同尺寸和/或形状结构的复合图案。装置可以有利地用于输送药剂至细胞或组织。装置还可以通过所加工的纳米形貌与细胞的质膜和/或与细胞外基质成分的交互用于直接或间接改变细胞行为。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求申请日期为2010年4月28日的美国临时专利申请系列号61/328,723、申请日期为2010年11月8日的美国临时专利申请序列号61/411,071以及申请日期为2011年1月25日的美国临时专利申请序列号61/435,939的优先权，它们的全部内容都通过引用并入本文。
技术介绍
主要的药物给药方法包括口服和注射，但是这些方法存在困难。例如，注射会带来疼痛以及这两种方法都容易导致药剂的猝发而不是优选的稳态给药。另外，口服和注射给药的长期成功使用都需要患者一贯地遵守该给药方法的时间要求。已经开发了经皮给药材料以试图提供无痛路线用于在持续时间上输送活性剂，而很少或不会中断患者的日常工作。不幸的是，天然皮肤特性，诸如角质层的重叠角质细胞、颗粒层的紧密连接、以及可能引起免疫反应和/或身体排异反应的棘层郎格罕氏细胞，都呈现出针对活性剂成功经皮给药的屏障。包括可以促进活性剂的经皮给药的微针的装置改善了经皮给药。微针经皮装置包括针阵列，它们可以至少穿透皮肤的角质层并到达皮肤的底层。在一些装置中，微针被设计为穿透至不刺激神经末梢和引起疼痛反应的深度。微针装置的实例已经在Allen等人的美国专利No.6,334,856和Prausnitz等人的美国专利No.7,226,439中描述，它们均通过引用并入本文。不幸的是，即使在经皮装置上包含微针，经皮装置目前仅限定于输送具有中等的亲油性且没有电荷的低分子量的药剂。即使在成功的穿过天然皮肤屏障后，与维持所输送药剂的活性水平以及避免身体排异反应和免疫反应的相关的问题依然存在。已经发现毗邻细胞的表面的纳米形貌影响了该表面与细胞这两者之间的粘合特性，以及影响了包括形态学、运动性、细胞骨架结构、增殖和分化的细胞行为（例如参加Hart等人，European Cells and Materials，2005年增刊2第10卷；Lim等人，J R Soc Interface，2005年3月22日第2卷第2期第97-108页；Yim等人的Biomaterials，2005年9月第26卷第26期第5405-5413页）。作为该初期研究的延伸，在组织工程学中支承衬底的纳米形貌已被检验使用（例如参见Borenstein等人的美国专利申请公开号2008/0026464和Schapira等人的2008/0311172）。本领域所需的是改善的给药装置。例如，提供活性剂有效给药同时降低对给药装置和给药药剂的潜在免疫反应和身体排异反应的装置是有益的。
技术实现思路
根据一个实施例，所公开的是一种复合微针阵列。阵列可以包括微针组件，其包括具有第一表面和第二表面的支承件，其中多个微针从所述第一表面向外延伸。阵列还可以包括覆盖在微针组件的微针上的薄膜，其至少部分地符合这些微针的形状。所述薄膜可以具有第一表面和第二表面。所述薄膜的第一表面可以粘附至微针组件，而所述薄膜的第二表面可以在其上包括多个纳米结构，这些纳米结构以预定图案布置。还公开了一种用于形成复合微针阵列的方法。方法可以包括在微针组件上敷设薄膜，并将该薄膜结合至微针组件以使得所述薄膜至少部分地与所述微针阵列一致并粘附至所述微针组件。附图说明一个全面而允许公开的主题，其包括针对本领域技术人员的最佳实施方式，将参照附图更加具体地在本说明书的剩余部分中加以阐明。其中：图1示意性的说明了微针阵列的一个实施例。图2是微针阵列的另一实施例的扫描电子显微镜（SEM）图像。图3和4是可根据本专利技术公开实施例形成的微针阵列的局部截面图。图5A和5B示意了可施加至微针阵列的纳米图案薄膜的相对两侧。图6示意了可以形成在薄膜表面上的复合图案的一个实施例。图7示意了包括图6复合图案的多次迭代的图案。图8A-8D示意了复合分形和类分形的纳米形貌的实例。图9示意了可形成在薄膜表面上的另一复合图案。图10A-10C示意了可以用于纳米尺寸结构的例证性堆积密度，如这里所描述的，其包括方形堆积设计（图10A）、六边形堆积设计（图10B）、以及圆形堆积设计（图10C）。图11示意了公知为Sierpenski三角形的分形图。图12示意性的说明了微针的一个实施例，其包括表面上的薄膜，该薄膜限定了纳米形貌，其可与细胞外基质（ECM）相互作用。图13示意性的说明了在阵列的微针上覆盖纳米图案薄膜以形成复合微针阵列的方法。图14A和14B示意性的说明了分解视图（图14A）和组装视图（图14B）的给药装置的一个实施例。图15是输送药物化合物之前的透皮贴的一个实施例的透视图。图16是图15的贴的正视图。图17是图15的贴的透视图，其中的释放构件从该贴部分地被撤出。图18是图15的贴的正视图。图19是图15的透皮贴在释放构件移除后和使用期间的透视图。图20是图19的贴的正视图。图21是输送药物化合物之前的透皮贴的另一个实施例的透视图。图22是图21的贴的正视图。图23是图21的贴中释放构件从该贴部分地被剥离的透视图。图24是图23的贴的正视图。图25是图21的贴中释放构件从该贴完全剥离后的透视图。图26是图21的透皮贴在释放构件移除后和使用期间的透视图。图27A-27E示意了如这里描述的多个纳米形貌图案。图28是包括纳米图案化表面的薄膜的SEM。图29A和29B是包括另一纳米图案表面的薄膜的两个SEM。图30是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图31是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图32是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图33是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图34是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图35是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图36是包括另一纳米图案表面的薄膜的SEM。图37是包括覆盖于微针上的薄膜的微针阵列，所述薄膜在其上限定纳米结构图案。图38是图37的阵列中的单个微针。图39以图表示意了通过图37所示意装置给药的蛋白治疗剂的PK曲线。图40A和40B是蛋白治疗剂经皮给药穿过皮肤后的皮肤截面图像。图40A是与其上限定纳米形貌的经皮装置接触的皮肤截面，以及图40B是与不包括形成于其上的纳米形貌的经皮装置接触的皮肤截面。图41以图表示意了通过这里所描述的装置给药的蛋白治疗剂的血清浓度。具体实施方式现在将参照所公开主题的各个实施方式予以详细描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.28 US 61/328,723;2010.11.08 US 61/411,071;1.一种复合微针阵列，其包括
微针组件，其包括多个微针；和
薄膜，其敷设所述微针组件的各所述微针，所述薄膜具有第一表面和
第二表面，所述薄膜至少部分地与所述微针一致，其中所述薄膜的所述第
一表面粘附至所述微针组件，所述薄膜的所述第二表面包括形成于其上的
多个纳米结构，所述纳米结构以预定图案布置。
2.根据权利要求1所述的复合微针阵列，所述微针中的至少一个包
含沿所述微针长度的通道。
3.根据前述任一权利要求所述的复合微针阵列，至少部分所述纳米
结构具有小于约500纳米且大于约5纳米的横截面尺寸。
4.根据前述任一权利要求所述的复合微针阵列，其中所述图案还包
括微米结构，所述纳米结构具有小于所述微米结构的横截面尺寸。
5.根据权利要求4所述的复合微针阵列，还包括第二纳米结构，其
具有小于所述微米结构横截面尺寸且大于所述第一纳米结构横截面尺寸
的横截面尺寸。
6.根据前述任一权利要求所述的复合微针阵列，其中至少部分所述
纳米结构具有从约10纳米至约20微米的高度。
7.根据前述任一权利要求所述的复合微针阵列，其中至少部分所述
纳米结构具有从约0.15至约30的纵横比。
8.一种透皮贴，其包括权利要求1-7中任一项所述的复合微针阵列。
9.根据权利要求8所述的透皮贴，还包括贮液器，其用于保持药物

【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·罗斯，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：
国别省市：