[发明专利]一种冰冻微针阵列及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种冰冻微针阵列及其制备方法和应用，基于冰冻可以使含水物质由软变硬的原理，冰冻微针阵列通过在模板复制过程中引入冰冻工艺的方法制备得到，操作简单、便于推广、能够大规模生产，制备的冰冻微针阵列可以由各种溶液或水凝胶制备而成，摆脱了微针在材料选择上的限制，此外，冰冻工艺对生物活性物质的活力几乎没有伤害，因此，这种冰冻微针有能力搭载多种生物活性物质，更具有通用性，有望用于多种生物及医学领域。

技术领域

本发明涉及生物医学材料技术领域，尤其涉及一种冰冻微针阵列及其制备方法和应用。

背景技术

微针阵列主要由一个基底和微米级大小的针尖构成，其可以在不接触毛细血管和神经末梢的同时穿透表皮层，因此可以显著增强皮肤的渗透性和药物吸收率，提供了一种微创、无痛的经皮给药方式。近年来，微针领域得到迅速的发展，然而仍面临着一些挑战。首先，构成微针阵列的材料需要有一定的机械强度以刺破表皮，这大大局限了材料的选择范围，如一些含水量较高的材料就无法使用。另外，微针可以用来搭载并递送一些生物活性物质，但这些生物活性物质往往易失活，对所处环境及制备过程要求高且不尽相同。因此，一种可以搭载多种生物活性物质的通用微针亟需被开发出来。

水在冰冻后可以形成坚硬的冰，自然界中的结冰过程就是化柔为刚的一个典型的例子。受此启发，将微针阵列进行冰冻处理后，组成微针阵列的含水材料的硬度显著增加，足够穿破表皮，打破了材料方面对微针的限制。另外，许多生物活性物质在冰冻环境下保存，常温复苏后恢复活性，因此，冰冻微针不会对这些生物活性物质造成损害，有望成为不同生物活性物质的通用递送平台。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种冰冻微针阵列及其制备方法和应用，冰冻微针阵列通过在通过模板复制中引入冰冻工艺制得，制备的微针摆脱了材料的限制，通用性好。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种冰冻微针阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1、将微针原料液滴加到具有孔洞阵列的聚二甲基硅氧烷模板表面，并使其充分填充在聚二甲基硅氧烷模板的孔洞中，去除孔洞之外的多余微针原料液，然后固化孔洞阵列中微针原料液；

S2、将一层湿润的纱布进一步覆盖在聚二甲基硅氧烷模板的孔洞阵列上面，作为微针基底；

S3、将聚二甲基硅氧烷模板、微针原料液和微针基底整体置于低温下进行冰冻处理，然后将冰冻后的材料从聚二甲基硅氧烷模板中剥离，得到冰冻微针阵列。

进一步地，所述孔洞阵列的孔洞为倒圆锥形或倒正四棱锥形。

进一步地，当孔洞为倒圆锥形孔洞时，孔洞间距为200-800μm，孔洞深度为300-850μm，孔洞直径为150～600μm；当孔洞为倒正四棱锥形孔洞时，孔洞间距为200～800μm，孔洞深度为300～850μm，孔洞底边长为150～600μm。

进一步地，步骤S1中，所述微针原料液选自甲基丙烯酸酯明胶、甲基化透明质酸、甲基化海藻酸、甲基化丝素蛋白中的一种或两种以上材料，微针原料液通过混合体积分数为1%的光引发剂并紫外照射20s～1min而固化，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮。

进一步地，步骤S1中，所述微针原料液选用海藻酸钠材料，微针原料液通过混合过量体积分数为10%的氯化钙溶液，待充分反应后吸除上层氯化钙溶液而固化。

进一步地，步骤S1中，所述微针原料液选自基质胶，微针原料液通过在37℃下静置一段时间而固化。

进一步地，步骤S1中，微针原料液充分填充在孔洞中的方法为1000rpm离心3min，或真空处理5min。

进一步地，步骤S3中，冰冻处理的条件为-20℃以下冰冻12h以上，冰冻微针阵列的保存温度为0℃以下。

本发明还提供了一种冰冻微针阵列，采用上述冰冻微针阵列的制备方法制得。