[发明专利]数字微流控输送装置

说明书

一种活性分子输送系统，其中活性分子可以按需释放和/或多种不同的活性分子可以从相同的系统输送和/或不同浓度的活性分子可以从相同的系统输送。本发明非常适合于将药物经皮地输送给患者。在一些实施例中，该系统包括两个单独的储存器和混合区域，从而允许在经皮输送之前直接混合前体。

相关申请

本申请要求于2018年10月15日提交的共同未决的美国临时专利申请No.62/745,718的优先权。本文所公开的所有专利、公开申请和未决申请均通过引用整体并入本文。

背景技术

数字微流控装置使用独立的电极在受限的环境中推进、分裂和结合微滴，从而提供“片上实验室”。数字微流控装置可替代地称为介质上电润湿，或“EWoD”，以进一步区分该方法与依赖电泳流和/或微泵的竞品微流控系统。Wheeler在“Digital Microfluidics,”Annu.Rev.Anal.Chem.2012,5:413-40中提供了电润湿技术的2012年的综述，其全部内容通过引用包含于此。该技术允许使用少量的样品和试剂执行样品制备、试验和合成化学。近年来，使用电润湿在微流控单元中进行受控的微滴操纵已经变得商业上可行；并且现在可从大型生命科学公司(如牛津纳米孔公司(Oxford Nanopore))获得产品。

关于EWoD的大多数文献报道都涉及所谓的“被动矩阵”装置(又称“分段”装置)，其中用控制器直接驱动十到二十个电极。虽然分段装置易于制造，但是电极的数量受到空间和驱动约束的限制。因此，不可能在被动矩阵装置中执行大规模的平行试验、反应等。相比之下，“主动矩阵”装置(又称主动矩阵EWoD，又称AM-EWoD)装置可以具有成千上万、数十万或者甚至数百万个可寻址电极。电极通常通过薄膜晶体管(TFT)进行切换，并且微滴运动是可编程的，使得AM-EWoD阵列可以用作通用装置，从而为控制多个微滴和执行同步分析过程提供了极大的自由度。

由于对电场泄漏的严格要求，大多数先进的AM-EWoD装置是由多晶质的硅(又称多晶硅，又称多晶Si)构成的。然而，多晶硅制造实质上要比非晶硅制造(即LCD显示工业的大量生产的主动矩阵TFT中使用的类型)更昂贵。多晶硅制造工艺更昂贵，因为存在用于多晶硅的独特的处理和制造步骤。全球范围内配置为由多晶硅制造器件的设施也较少。然而，由于多晶硅功能的改进，夏普公司(Sharp Corporation)已经能够在单个主动矩阵上实现包括推进、传感和加热能力的AM-EWoD装置。参见，例如，美国专利No.8,419,273、8,547,111、8,654,571、8,828,336、9,458,543，所有专利的全部内容通过引用包含于此。图1示出了复杂的多晶硅AM-EWoD的示例。

生物活性材料的经皮输送是成熟的技术。在最直接的实施例中，将生物活性成分(通常是分子量低于1000的分子)掺入与患者的皮肤接触的聚合物基质或凝胶中。分子的渗透通常在几个小时的时间内通过被动扩散发生。通过将贴片施用到皮肤上而启动药物输送。然而，在当前的现有技术中，难以调节从一个特定贴片输送活性成分的速率。

发明内容

本发明通过提供低功率经皮输送系统来解决该需求，由此活性分子可以装载于数字微流控平台并按需释放。另外，如下所述，本发明提供一种用于在不同时间从同一输送系统输送不同浓度的活性分子、以及用于从同一贴片在相同或不同时间输送多种药物的系统。