水凝胶微针制备解决方案

目前，透皮给药技术成为生物医疗技术和医学界的研究热点。但由于皮肤角质层的天然屏障作用，大多数透皮给药的药物透过效率低，尤其是水溶性药物或大分子药物等无法透过。为了克服这一难题，基于微纳制备技术的发展，新型的皮下微侵袭透皮给药微针展现出广阔的应用前景。微针一般是指长度小于1mm的阵列组微型针头，由于尺寸微小，微针仅刺穿皮肤表层，因此所产生的疼痛仍远小于传统注射针头，与此同时微针穿刺形成的细微孔洞可以在数小时内自动愈合，不会造成出血和创伤，从而可实现无痛微创给药。

图1微针的四种给药方式（原图链接：https://doi.org/10.1016/j.mser.2016.03.001）

相比传统的金属、硅基微针，基于水凝胶等生物材料的微针具备以下优点：a具有载药量大和可控的药物控释效果；b针体材料由高分子生物材料构成，生物相容性良好，避免针尖断裂对皮肤造成的潜在损伤；c采用交联的高分子生物材料制备的微针可实现微针在皮下溶胀而不溶解，进而增加了微针的载药量。

EFL团队推出的系列水凝胶产品（GelMA、HAMA、CSMA、AlgMA、SilMA等）均可应用于水凝胶微针的制备。根据EFL技术支持团队与用户的长期沟通反馈，我们归纳了水凝胶基微针制备的主要难点：a微针易发生皱缩；b针形较差；c针尖力学强度差。为了提高研究人员的实验效率，EFL团队总结并推出了水凝胶微针制备整套解决方案（水凝胶材料+微针模具+制备工艺）。

1.   微针制备

1.1       HAMA微针制备

图2基于HAMA的光固化可溶胀性水凝胶微针的制备工艺流程

如图2所示，水凝胶基微针通常是对模具中前驱体溶液的多次浓缩干燥而制得，最终微针的形貌、强度等受到多种因素影响。在对材料性质及制备工艺不熟悉的情况下，制备的微针性能往往较差。在表1中，EFL团队整理了水凝胶微针制备过程中常见的问题并给出了解决建议。

表1制备水凝胶微针可能出现的问题及解决方案

1.2       GelMA微针制备

GelMA微针的制备方法同HAMA，步骤②更换为50℃负压除泡，GelMA的使用浓度为5% w/v。

1.3       HA微针制备

透明质酸（HA）微针的制备方法同HAMA，去除步骤⑦光固化过程，HA-400K的使用浓度为2% w/v。

2.   微针表征

图4 HAMA光固化可溶胀性水凝胶微针实物图（A: 针高500μm，针底部直径270 μm，贴片直径17.5mm; B,C: 针高600μm，针底部直径270μm，贴片：14.5mmX14.5 mm；）

图5 针高分别为500μm和600μm的微针SEM图

图6针高分别为500μm和600μm的微针CLSM图（针尖-罗丹明B标记，基底-荧光素标记）

图7 不同微针的应力-位移曲线