質(zhì)構(gòu)儀用于可溶性微針機(jī)械性能測(cè)試

微針是一種微創(chuàng)透皮給藥系統(tǒng)，能成功穿透皮膚角質(zhì)層，克服皮膚屏障，將藥物直接遞送至真皮層。微針不會(huì)造成疼痛和出血，這是因?yàn)槲⑨樀尼橀L(zhǎng)較短，能避免觸及真皮組織的神經(jīng)和血管。根據(jù)微針遞送藥物的方式，可以將微針?lè)譃楣腆w微針、中空微針、涂層微針以及可溶性微針( dissolving microneedles，DMNs) 等。固體微針通常由金屬、陶瓷等材料制備得到，生物相容性差，對(duì)皮膚具有刺激性; 中空微針若微通道堵塞則可能會(huì)阻礙藥物的運(yùn)輸; 涂層微針中涂層的配方和工藝會(huì)影響藥物的透皮遞送; 而DMNs 可以在真皮微循環(huán)內(nèi)的組織液中溶解或降解，避免尖銳廢棄物的產(chǎn)生，因此其備受研究者青睞。

DMNs 多采用聚合物制備得到，如聚維酮( PVP) 、透明質(zhì)酸( HA) 、聚乙烯醇( PVA) 、羥丙甲纖維素( HPMC) 、甲基乙烯基醚/馬來(lái)酸酐共聚物( copolymers of methyl vinyl ether and maleic acid，PVM/MA) 、甲基乙烯基醚/順丁烯二酸酐共聚物( copolymers of methyl vinyl ether and maleic anhydride，PMVE /MAH) 等。單一微針材料常難以滿(mǎn)足所有需求。單個(gè)聚合物制備得到的微針機(jī)械強(qiáng)度足夠但易斷裂，或韌性過(guò)大難以成功插入皮膚，將2 種或2 種以上的材料進(jìn)行復(fù)合制備得到的復(fù)合微針往往具有更好的性能。

上海騰拔Universal TA質(zhì)構(gòu)儀力量精度和位移精度高，而且儀器性能穩(wěn)定，非常適合于微針等細(xì)小樣品和微力樣品的機(jī)械性能測(cè)試，可以獲得微針的屈服力、斷裂力和進(jìn)行模擬皮膚穿刺實(shí)驗(yàn)。

1、可溶性微針制備方法

2、可溶性微針機(jī)械性能測(cè)試

研究人員采用PVM/MA( GantrezS97 ) ，PMVE /MAH ( Gantrez AN139 ) ，PVP K29 /32，PVP K90，PVA 05 － 88，HPMC E5 為基質(zhì)材料，比較不同聚合物對(duì)微針性能的影響，初步篩選適合用于微針制備的材料。將2 種材料復(fù)合制備微針，研究不同比例的聚合物材料組合對(duì)微針性能影響的變化規(guī)律，以彌補(bǔ)單一材料的缺陷并實(shí)現(xiàn)不同材料之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有望對(duì)微針作為經(jīng)皮給藥系統(tǒng)遞送藥物的可行性提供有效的材料篩選和復(fù)合手段。

使用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)微針進(jìn)行機(jī)械性能評(píng)估，將裁切好的微針置于質(zhì)構(gòu)儀的水平平臺(tái)上，針尖朝上，采用圓柱形探頭以一定速度垂直平面向下移動(dòng)，記錄整個(gè)測(cè)試過(guò)程的微針?biāo)芰Γ⒗L制力-位移曲線。

PVPK29 /32 與PVA 05-88 比例為2∶ 1 復(fù)合微針的斷裂力約為每針0. 12 N，PVM/MA S97 與PVA05-88( 5 ∶ 1 ) 復(fù)合微針的斷裂力約為每針0. 17 N。PMVE /MAH AN139 與HPMC E5 復(fù)合微針隨著形變量增加，作用力出現(xiàn)一系列下降，這可能是因?yàn)槲⑨槻糠謹(jǐn)嗔褜?dǎo)致，該復(fù)合微針的初次斷裂力約為0. 19 N。PMVE /MAH( AN139) -PVA 05-88 ( 1 ∶ 1) 、PMVE /MAH( AN139) -PVA 05-88( 5∶ 1) 微針和PVPK29 /32-PVP K90( 1∶ 1) 微針微針針尖的應(yīng)力隨著針尖形變量的增大緩慢增加( 圖9) ，且未觀察到明顯的斷裂點(diǎn)，針尖形變量為200 μm 左右時(shí)，針尖受到的壓力分別為每針0. 20、0. 24 和0. 19 N。研究表明，當(dāng)針尖直徑在60 ～ 160 μm 之間時(shí)，微針刺破皮膚所需的插入力約為0. 08 ～ 3. 04 N。前期實(shí)驗(yàn)對(duì)制備得到微針的直徑大致測(cè)量，其直徑約為40 μm，即理論上這些優(yōu)勢(shì)處方均能成功刺破角質(zhì)層且不發(fā)生斷裂。

來(lái)源：復(fù)合材料制備可溶性微針及性能研究  《中國(guó)藥學(xué)雜志》 2022 年6 月第57 卷第11 期