本發(fā)明屬于醫(yī)用衛(wèi)生材料，涉及一種多通道可降解硬質(zhì)微針外殼及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、微針(microneedle，mn)技術(shù)是近年來在藥物遞送和醫(yī)療領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。它通過微創(chuàng)無痛的方式增強(qiáng)皮膚分子的運(yùn)輸，能夠?qū)⑺幬锓肿印⒒?、疫苗等物質(zhì)快速遞送到真皮以及皮下組織層，從而提高它們?cè)诎薪M織中的作用效率。

2、盡管微針技術(shù)在藥物遞送方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但在遞送活細(xì)胞方面的研究卻相對(duì)較少。目前，唯一被報(bào)道用于遞送活細(xì)胞的微針技術(shù)是基于冷凍微針的方法。這種方法在小鼠實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了傳遞細(xì)胞的活力和增殖能力。然而，冷凍微針傳遞細(xì)胞存在一些局限性，例如需要低溫環(huán)境，微針透皮時(shí)間緊迫，以及穿刺深度有限。

3、為了解決這些問題，核殼微針技術(shù)被提出。這種技術(shù)通過堅(jiān)硬的微針外殼包裹柔軟的凝膠，用于藥物傳遞，不僅能夠有效透皮遞送，還具有良好的原位可控釋放特性。然而，核殼微針的制備通常涉及層層疊加的方式，導(dǎo)致微針結(jié)構(gòu)壁厚難以均勻一致。更重要的是，這樣制備的微針外殼為封閉結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)微針內(nèi)外的物質(zhì)交換。

4、此外，目前的微針治療策略多通過微針遞送實(shí)現(xiàn)藥物或細(xì)胞的釋放，而不能使藥物或細(xì)胞在原位發(fā)揮作用。特別是在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，目前的微針治療策略難以實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的原位再生。

5、因此，需要一種新的微針技術(shù)，能夠制備出內(nèi)外貫通、壁厚均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、可降解的微針外殼，不僅有助于實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的負(fù)載與常溫皮下遞送，還能有望實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的原位再生，對(duì)于活細(xì)胞的遞送和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展是一種很有前景的微針治療策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多通道可降解硬質(zhì)微針外殼及其制備方法，解決了活細(xì)胞在常溫狀態(tài)下的皮下遞送、細(xì)胞原位再生等問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種多通道可降解硬質(zhì)微針外殼，包括底座以及設(shè)置在底座上呈矩陣式排列的微針；所述微針包括呈空心圓柱狀的本體，所述本體遠(yuǎn)離所述底座的一側(cè)設(shè)有呈錐形的針尖；所述本體上沿其軸向均勻地開設(shè)若干貫穿且內(nèi)窄外寬、尺寸漸變的通道。

4、可選的，由聚乳酸-羥基乙酸共聚物加壓制備而成，可負(fù)載活細(xì)胞，以實(shí)現(xiàn)常溫狀態(tài)的活細(xì)胞皮下遞送和原位再生。

5、可選的，本體直徑700μm，總長(zhǎng)度1300μm，殼厚100μm。

6、可選的，通道內(nèi)寬50，外寬70μm，高度為900μm。

7、可選的，制備材料為單甲氧基聚乙二醇聚乳酸乙醇酸共聚物，60℃即可完全液化。

8、一種用于制備上述多通道可降解硬質(zhì)微針外殼的方法，包括以下步驟：

9、s1根據(jù)微針外殼的形狀制備凹槽模具和套蓋形成配套的微針模具，凹槽模具由彈性材料制備，套蓋由金屬材料制備；

10、s2在凹槽模具內(nèi)填滿plga固體塊，并加熱使其熔化；

11、s3抽真空處理，使plga填充至凹槽模具的微針槽內(nèi)；

12、s4趁熱將套蓋插入模具中，擠壓plga液體，使套蓋與模具完全對(duì)合；

13、s5使用注射器對(duì)模具加壓處理；

14、s6進(jìn)行凍融循環(huán)；

15、s7脫模，得到微針外殼。

16、可選的，所述彈性材料為聚二甲基硅氧烷。

17、可選的，所述金屬材料為金屬銅。

18、可選的，所述抽真空處理在60℃下進(jìn)行。

19、可選的，所述凍融循環(huán)包括在4℃的環(huán)境中維持2小時(shí)，在-20℃的環(huán)境中維持2小時(shí)，在4℃的環(huán)境中維持2小時(shí)，在室溫維持2小時(shí)。

20、本發(fā)明的有益效果在于：

21、1.良好的物理性能：本發(fā)明制備的plga?mn外殼成型狀態(tài)良好，壁厚均勻一致，質(zhì)地堅(jiān)硬。這種特性在微針穿刺過程中能夠有效保護(hù)微針內(nèi)部物質(zhì)，防止其因穿刺壓力而發(fā)生壓縮形變，從而維持內(nèi)部物質(zhì)的良好狀態(tài)。

22、2.良好的滲透性能：微針側(cè)壁上明顯的內(nèi)外貫通通道，提供了良好的小分子滲透性能。這種性能有利于微針內(nèi)外物質(zhì)的交換，為微針內(nèi)部負(fù)載的活細(xì)胞等提供攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的途徑，為活細(xì)胞的原位生長(zhǎng)提供必要的營(yíng)養(yǎng)支持。

23、3.生物安全性：plga?mn外殼在體內(nèi)完全降解周期約為2周，無異物殘留，具有良好的生物安全性。這使得本發(fā)明在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中更加安全可靠，尤其適用于需要生物降解的醫(yī)療場(chǎng)合。

24、4.多功能性：本發(fā)明制備的微針外殼不僅可以用于負(fù)載和遞送活細(xì)胞，還可以支持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原位交換，實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的皮下遞送和原位再生。這種多功能性為再生醫(yī)學(xué)和細(xì)胞治療等領(lǐng)域提供了新的治療策略。

25、5.制備方法的簡(jiǎn)便性和可控性：本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單、可控，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和特定的模具制備過程，能夠精確控制微針的尺寸和形狀，確保微針外殼的均勻性和一致性。

26、6.環(huán)境友好性：由于plga材料的生物可降解性，本發(fā)明不僅提供了有效的醫(yī)療解決方案，還符合環(huán)保要求，減少了對(duì)環(huán)境的影響。

27、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種多通道可降解硬質(zhì)微針外殼，其特征在于：包括底座以及設(shè)置在底座上呈矩陣式排列的微針；所述微針包括呈空心圓柱狀的本體，所述本體遠(yuǎn)離所述底座的一側(cè)設(shè)有呈錐形的針尖；所述本體上沿其軸向均勻地開設(shè)若干貫穿且內(nèi)窄外寬、尺寸漸變的通道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道可降解硬質(zhì)微針外殼，其特征在于：由聚乳酸-羥基乙酸共聚物加壓制備而成，可負(fù)載活細(xì)胞，以實(shí)現(xiàn)常溫狀態(tài)的活細(xì)胞皮下遞送和原位再生。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道可降解硬質(zhì)微針外殼，其特征在于：本體直徑700μm，總長(zhǎng)度1300μm，殼厚100μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道可降解硬質(zhì)微針外殼，其特征在于：通道內(nèi)寬50，外寬70μm，高度為900μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道可降解硬質(zhì)微針外殼，其特征在于：制備材料為單甲氧基聚乙二醇聚乳酸乙醇酸共聚物，60℃即可完全液化。

6.一種用于制備根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)中所述的多通道可降解硬質(zhì)微針外殼的方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述彈性材料為聚二甲基硅氧烷。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述金屬材料為金屬銅。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述抽真空處理在60℃下進(jìn)行。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述凍融循環(huán)包括在4℃的環(huán)境中維持2小時(shí)，在-20℃的環(huán)境中維持2小時(shí)，在4℃的環(huán)境中維持2小時(shí)，在室溫維持2小時(shí)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種多通道可降解硬質(zhì)微針外殼及其制備方法，屬于醫(yī)用衛(wèi)生材料技術(shù)領(lǐng)域。解硬質(zhì)微針外殼具有良好的物理性能，質(zhì)地堅(jiān)硬，可生物降解，分子滲透性能好，獨(dú)立的多通道微針可用于負(fù)載活細(xì)胞，并支持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原位交換，實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的皮下遞送和原位再生。本發(fā)明的制備方法包括制備凹槽模具和套蓋，填滿PLGA固體塊并加熱使其熔化，抽真空處理，加壓處理，凍融循環(huán)，以及室溫脫模。本發(fā)明的有益效果包括良好的物理性能，質(zhì)地堅(jiān)硬，可生物降解，分子滲透性能好，獨(dú)立的多通道微針可用于負(fù)載活細(xì)胞，并支持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原位交換，實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞的皮下遞送和原位再生。

技術(shù)研發(fā)人員：張家平,肖玲,張菲菲,張澤,陳穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6