本發(fā)明涉及一種醫(yī)療用微針給藥系統(tǒng)，具體涉及一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針。

技術背景：

當護士舉著針頭貼近你的皮膚時，你是否感覺到寒毛豎立，陣陣痛感突襲而來？打一次針就痛的要命，那么天天打針呢？全球共計糖尿病患者數(shù)以億計，其中約占10％的I型患者需終身以胰島素注射方式進行治療，每日2～4次，平均每年千次以上，這是什么樣的痛苦！長時間在相同的部位重復扎針還會造成皮膚潰爛，對患者造成更大的痛苦。

什么樣的針扎入皮膚會不疼呢？蚊子！蚊子用口器進入人皮膚時，一般感覺不到疼痛，等你感覺到痛時，它已經(jīng)吸飽鮮血了。那么為什么蚊子叮人是不痛呢？研究發(fā)現(xiàn)蚊子口器是長度為3毫米，外徑60微米、內(nèi)徑30微米的一束細長針狀結構，它由呈鋸齒狀的一對上顎、一對下顎、上下唇和舌組成。上唇是口器中最粗壯的一根，它的特點是端部尖銳，容易扎入皮膚。當蚊子探測到一個合適的吸血點后，將其口器推入皮膚。蚊子口器的尖端首先瞄準表皮。上唇從尖端中伸出，插入皮膚后，蚊子使用其具有微小鋸齒形牙齒的上下顎更深入的插入皮膚組織中。

蚊子口器上唇的直徑為30微米左右，針尖不到10微米，其微小結構刺破表皮到達真皮時接觸的神經(jīng)細胞數(shù)量很少，從而大大減小了疼痛感。也就是蚊子能夠完成無痛吸血的原因。

考慮到單個蚊子口器輸送藥物有限，做成微針陣列，采用多針頭輸送系統(tǒng)。這樣無痛刺入皮膚，藥物通過極細的針頭注射進入人體，但是如果一次性注射大量的藥物液體，皮膚會鼓起來，還是會痛。因此考慮少量的藥物，盡量不用液體。以固體形式包裹在微針中，依靠體液來溶解藥物，緩慢進入皮下。

其次要解決的問題是材質(zhì)。蚊子口器主要為蛋白質(zhì)構成，但直接用蚊子蛋白可能會有過敏反應，其他動物、植物蛋白同樣難以提純?？紤]到防止過敏以及容易提純，可以采用絲素絲蛋白來替代蚊子蛋白。絲素蛋白具有良好的生物相容性和生物降解性能，適用于人工皮膚、人工眼角膜的制造等。絲素蛋白的親水性之使其與水溶性藥物親和性良好，利于水溶性藥物穩(wěn)定包埋于絲素蛋白內(nèi)部。蠶絲蛋白價格低，易提純，無毒不過敏，是一種理想的基材。

在本專利申請前，中國發(fā)明專利(CN10258032A)公開了一種絲素蛋白微針系統(tǒng)及絲素納米顆粒的制備方法，采用可溶的絲素蛋白固化物包裹載藥絲素納米顆粒，然后制成微針，此微針刺入皮膚后，外層的絲素蛋白固化物迅速溶解，釋放出載藥的納米顆粒，達到藥物釋放的目的。這種方法刺入皮膚較淺，溶解的絲素蛋白可能造成異物留在皮膚中。中國發(fā)明專利(CN103260693A)公開了一種基于絲素蛋白微針及其制備方法，采用水蒸氣退火、暴露于甲醇溶液中等方法對載藥并成形后的絲素微針進行后處理，達到控制絲素蛋白β折疊結構的含量，從而使微針不溶于水，進一步控制藥物釋放的速率。但是這些不溶化處理過程可能會使藥物的活性有所損失。中國發(fā)明專利(201410061578.8)公開的絲素蛋白微針及其制備中，采用超生震蕩處理絲素蛋白形成具預結晶結構的溶液，形成凝膠型微針。該微針絲素分子結構致密，含大量的Silk II型結晶，β折疊的絲素蛋白結構比例較大，藥物釋放緩慢，沒有仿生效果。

技術實現(xiàn)要素：
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針對現(xiàn)有技術難以獲得仿生學的效果，本發(fā)明直接以蚊子口器上唇為模板，倒模制備微針。

本發(fā)明的技術方案是：提供一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針及其制備方法，以絲素蛋白為基材制備而成，其特征在于包括如下步驟：

(1)捕捉活的蚊子，切下頭部放入培養(yǎng)皿中，用膠帶固定頭部，使口器貼緊培養(yǎng)皿底部；

(2)配置0.01％-0.1％(m/v)的聚乙烯醇溶液，冷卻后加入培養(yǎng)皿中，溶液浸沒過蚊子口器；

(3)以尖頭鑷子配合縫衣針分離蚊子口器，在50倍顯微鏡下剝除口器外部的下唇，暴露出口器上唇；

(4)取出口器上唇，去離子水清洗干凈，室溫干燥；

(5)石蠟加熱熔融，以蚊子口器上唇為模板，將其插入融化的石蠟中，等石蠟冷卻后，拔出模板，獲得石蠟倒模；

(6)蠶絲脫膠溶解透析后獲得的絲素蛋白溶液，滴加在石蠟倒模上，抽真空促使其進入石蠟孔中；

(7)室溫干燥后取出，獲得絲素蛋白微針；

(8)以該微針為模板，繼續(xù)制備石蠟模具，重復(5)-(7)的過程，獲得單針，雙針，4針，16針，32針，64針，128針，256針的多微針陣列，微針與微針的間距為5毫米。

上述的一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針制備方法，其特征在于所述的步驟(8)形成多微針陣列時，在絲素蛋白溶液中混合入胰島素、疫苗、免疫蛋白、生長激素、多肽類藥物，獲得藥物微針陣列。

上述的一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針制備方法，其特征在于混合入的藥物含量為絲素蛋白質(zhì)量的0.1％-10％。

本發(fā)明還提供由上述制備方法制備而成一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針。

上述一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針，其特征在于微針長度為300μm-500μm，針體直徑為25-35μm。

上述的一種仿蚊子口器的絲素蛋白微針，其特征在于所述的針體具有蚊子口器上唇所特有的結構。

發(fā)明原理：

蚊子通過口器吸血，主要以上唇扎入角質(zhì)層，破開表皮，然后通過上顎、下顎刺破真皮尋找血管。皮膚中角質(zhì)層與表皮是較硬的遮擋外界侵入的主要屏障，想較為容易的刺入皮膚需要模仿的是蚊子口器的上唇，因此本發(fā)明以蚊子口器上唇為模板來制備微針。

為了保證藥物進入血液，設計的微針應該需要足夠長以插入真皮，這是因為為了使微針到達真皮中的血管附近，使攜帶的藥物比較容易進入血液循環(huán)?？擅艿氖俏⑨槻豢赡苤慌龅窖芏粫佑|到神經(jīng)末稍，所以使用微針時有時可能會至少伴隨有一定程度的疼痛感。盡管如此，如果微針足夠細長，且插入真皮的深度不太深，則其將會很少接觸到神經(jīng)末梢，伴隨的疼痛感也會減小。因此本發(fā)明設計獲得的微針直徑在25-35微米，足夠的細。而長度并沒有采用蚊子3毫米的長度，實際上蚊子也不會把3毫米口器都扎入皮膚，300-500微米是比較適合的長度，既能夠刺破表皮，而不會進入真皮太深。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：微針足夠細而長，能夠使藥物深入皮膚，但是不引起太多的痛感。而絲素蛋白的柔韌性也能夠使這種細長的微針不容易斷裂，即使偶爾斷裂也能夠被降解。

附圖說明：

圖1剝離蚊子口器上唇的顯微鏡照片

圖2仿蚊子口器的絲素蛋白微針顯微鏡照片

具體實施方式：

下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例一

(1)捕捉活的蚊子，切下頭部放入培養(yǎng)皿中，用膠帶固定頭部，使口器貼緊培養(yǎng)皿底部；

(2)配置0.01％-0.1％(m/v)的聚乙烯醇溶液，冷卻后加入培養(yǎng)皿中，溶液浸沒過蚊子口器；

(3)以尖頭鑷子配合縫衣針分離蚊子口器，在50倍顯微鏡下剝除口器外部的下唇，暴露出口器上唇，見圖1；

(4)取出口器上唇，去離子水清洗干凈，室溫干燥；

(5)石蠟加熱熔融，以蚊子口器上唇為模板，將其插入融化的石蠟中，等石蠟冷卻后，拔出模板，獲得石蠟倒模；

(6)將80g的蠶繭殼至于4000mL質(zhì)量分數(shù)為0.05％的Na₂CO₃溶液中，于98～100℃下重復煮三次，每次30min，并以去離子水洗凈。將脫膠并烘干后絲素于60℃下按1∶10的浴比溶于9.3M溴化鋰溶液，去離子水透析3～4d后獲得絲素蛋白溶液。將絲素蛋白溶液滴加在石蠟倒模上，抽真空促使其進入石蠟孔中；

(7)室溫干燥后取出，獲得絲素蛋白微針；

(8)以該微針為模板，繼續(xù)制備石蠟模具，重復(5)-(7)的過程，獲得單針，雙針，4針，16針，32針，64針，128針，256針的多微針陣列，微針與微針的間距為5毫米。

(9)配置胰島素溶液，以占絲素蛋白質(zhì)量百分比為2％的含量與絲素蛋白溶液混合，加入16*16的256孔石蠟陣列中，抽真空使絲素蛋白-胰島素混合溶液進入微孔中，室溫干燥，拔出獲得載藥微針。

該微針的照片見圖2，微針長度為300μm，針體直徑為26μm。