透皮給藥聚合物微針的系統(tǒng)設計與微熱壓印成型機理研究.pdf

1、微針是一種可以替代傳統(tǒng)的皮下注射器和透皮貼片的新型給藥工具，具有無痛微創(chuàng)、方便使用、意外針刺風險低等優(yōu)點，可以輸送大分子量藥物。聚合物微針以其良好的生物相容性、生物可降解性、低成本及易于批量化生產(chǎn)等優(yōu)勢，有望成為未來透皮給藥的主要方式。基于模具的微熱壓印技術具有加工成本低、工藝過程相對簡單、復制精度較高等優(yōu)點，但適用于制備聚合物微針的微熱壓印工藝還有待優(yōu)化。
　　本文以聚合物微針為研究對象，重點研究了聚合物微針單體結構及微針系統(tǒng)設

2、計和微熱壓印技術制備聚合物微針工藝。主要研究內容如下:
　　(1)結合人體皮膚結構，并考慮到微針的刺入特點，設計了圓錐形實心微針和空心微針，微針高度為550μm，頂部直徑為50μm，底部直徑250μm，空心微針孔道直徑為30μm;對設計的微針進行了受力分析和強度校核，驗證了兩種結構微針在理論上的可靠性;對兩種空心微針給藥系統(tǒng)進行了概念設計。
　　(2)借助DEFORM2D對聚合物微針微熱壓印填充過程進行數(shù)值模擬。結果表明，非

3、封閉微熱壓印會出現(xiàn)明顯的邊緣效應現(xiàn)象，設計的凸形流動壩結構能顯著改善邊緣效應，一致率最大可提升22.1％;在特定的熱壓印溫度和熱壓印壓力條件下，隨著熱壓印時間的推移，聚合物填充速度逐漸減小，直到趨于零;在所研究的工藝范圍內，熱壓印溫度或熱壓印壓力越大，微針型腔填充高度越大。
　　(3)對微熱壓印技術制備聚合物微針進行了實驗研究。實驗結果表明，在所研究的工藝范圍內，熱壓印溫度或熱壓印壓力越高，微針高度越高。熱壓印溫度和熱壓印壓力對微

4、針高度的影響與仿真結果一致。達到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)實心微針設計高度的工藝條件為（熱壓印溫度，熱壓印壓力）:(120℃，12.78MPa)、(124℃，10.00MPa)、(124℃，12.78MPa)。聚乳酸(PLA)微針高度達到0.5mm以上的工藝條件為:熱壓印溫度T≥120℃且熱壓印壓力P≥16.75MPa。設計的微熱壓印輔助裝置，不僅可以弱化邊緣效應現(xiàn)象，還可以提高微熱壓印效率，可將熱壓印周期縮短10-20分鐘。