基於MEMS技術的載藥聚合物微針經皮給藥系統研究

項目摘要

摘要：聚合物MEMS載藥微針經皮給藥系統具有批量化製造、藥物濃度以及藥物配比易於控制的給藥特點，將為生物大分子特別是聯合用藥藥物經皮給藥提供更為有效的技術手段。本項目針對微針製備上存在的主要問題、微針在經皮給藥上的套用特點、微針不同作用方式的優劣分析以及材料特點，提出以聚合物材料為微針基材，採用新型傾斜旋轉曝光以及UV-LIGA批量化的圖形複製技術製備結構新型的載藥聚合物微針，利用在聚合物微針表面濺射沉積金屬Ti薄膜的方法提高微針套用的安全性與有效性，採用浸塗方法系統研究浸塗工藝、藥物溶液粘度、溶液在微針表面的張力與載藥能力以及經皮給藥性能的相關性，考察載藥微針給藥系統的適用性與規律性。因此本項目開展的聚合物MEMS新型載藥微針製備以及載藥性能評價研究一旦獲得成功，不但可以拓寬經皮給藥的作用途徑，而且有望提高傳統藥物的治療效果，開闢更加安全、舒適、有效的藥物輸送途徑。

結題摘要

聚合物MEMS載藥微針經皮給藥系統具有批量化製造、藥物濃度以及藥物配比易於控制的給藥特點，將為生物大分子特別是聯合用藥藥物經皮給藥提供更為有效的技術手段。課題組經過三年的研究探索，全面完成了上述各項計畫的研究內容，順利實現了預期的研究目標，主要研究工作及其所取得的進展體現在以下幾個方面：（1）用三維固體單元SOLID45構造微針的模型,採用有限元分析軟體（Ansys 11.0）對微針進行的數值模擬分析結果與微針的力學性能測試結果能夠較好吻合，可以為微針的結構設計提供指導。（2）傾斜旋轉曝光研究表明：傾斜旋轉曝光是一種製備三維微結構的簡便易行的製備方法，具有結構調節能力強的加工優勢。（3）採用矽的各向異性刻蝕工藝與SU-8膠光刻工藝相結合成功製備出矽與光刻膠複合的載藥微針模具，其中矽各向異性刻蝕得到的稜錐結構用於複製微針的尖端部分，SU-8膠曝光套刻出的帶凸起結構的柱體用於複製微針的柱體部分。這種方法不僅適於多種材料的載藥微針製備，具有多材料兼容的能力，並且載藥能力可以方便地通過改變凹槽結構來加以調節。（4）力學性能測試結果表明：無論是聚合物還是金屬載藥微針結構都完全滿足微針套用的力學性能要求。（5）微針載藥塗層研究表明：75%的乙醇水溶劑體系能夠很好地潤濕聚乳酸表面，接觸角為25.21°。5%HPMC、5%PVP、10%PVP以及3%HPMC＋3%PVP的包衣溶液中，5%PVP包衣薄片後形成的包衣膜的粘附性最好。（6）薄片載藥能力研究表明：薄片的載藥量隨著包衣溶液中胰島素含量的增加、粘度增強劑含量的增加、薄片面積的增大以及蘸-包衣次數的增加而有增加的趨勢。這些研究結果也適用於載藥微針。（7）體外釋放實驗結果表明，5%HPMC包衣的薄片相比於空白對照有緩釋作用。HPMC包衣片的體外釋放更符合一級釋放過程，用Higuchi方程和Peppas方程擬合體外累計釋放率和時間的結果都表明胰島素更可能以擴散機理從包衣膜中釋放。（8）胰島素微針經皮給藥系統對大鼠降糖作用的初步藥效學實驗：載藥微針能有效降低血糖水平

基於MEMS技術的載藥聚合物微針經皮給藥系統研究

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