透皮給藥聚合物微針的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與微熱壓印成型機(jī)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(wú)痛微創(chuàng)、方便使用、意外針刺風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)，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(shì)，有望成為未來(lái)透皮給藥的主要方式?；谀＞叩奈釅河〖夹g(shù)具有加工成本低、工藝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單、復(fù)制精度較高等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)象，重點(diǎn)研究了聚合物微針單體結(jié)構(gòu)及微針系統(tǒng)設(shè)

2、計(jì)和微熱壓印技術(shù)制備聚合物微針工藝。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合人體皮膚結(jié)構(gòu)，并考慮到微針的刺入特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了圓錐形實(shí)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(duì)設(shè)計(jì)的微針進(jìn)行了受力分析和強(qiáng)度校核，驗(yàn)證了兩種結(jié)構(gòu)微針在理論上的可靠性;對(duì)兩種空心微針給藥系統(tǒng)進(jìn)行了概念設(shè)計(jì)。
　　(2)借助DEFORM2D對(duì)聚合物微針微熱壓印填充過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，非

3、封閉微熱壓印會(huì)出現(xiàn)明顯的邊緣效應(yīng)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)的凸形流動(dòng)壩結(jié)構(gòu)能顯著改善邊緣效應(yīng)，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(shí)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(nèi)，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(duì)微熱壓印技術(shù)制備聚合物微針進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在所研究的工藝范圍內(nèi)，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(duì)微

4、針高度的影響與仿真結(jié)果一致。達(dá)到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)實(shí)心微針設(shè)計(jì)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(dá)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(shè)計(jì)的微熱壓印輔助裝置，不僅可以弱化邊緣效應(yīng)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。