涂層微針是由涂有藥物溶液或分散體的實心微針組成。微針被藥物溶液或藥物分散層包圍。隨后藥物從該層中溶解, 藥物被快速釋放。可以裝載的藥物量取決于針尖涂層的厚度和針的尺寸。近年來,涂層微針逐步替代了固體微針,它們的制備材料與制備方法相似,但涂層微針的針尖表面被藥物溶液包圍,使用時藥物可隨微針進入皮膚后快速釋放。因此其操作步驟更為簡單,具有長時間保持藥物活性的優(yōu)勢。因此涂層微針、空心微針和可溶性微針在給藥領(lǐng)域的應(yīng)用較為普遍。微針作用在皮膚上時仍有一定的風(fēng)險性。空心微針陣列
目前,文獻中報道較多的干電極的制作材料主要包括:單晶硅、金屬(鈦、鎳、不銹鋼)、 高分子聚合物和玻璃等。有人在單晶硅片上采用深反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)工藝制備了高度較高的實心微針陣列。有人在鈦薄板上利用微加工工藝制備了鈦微針用于經(jīng)皮給藥系統(tǒng)的研究。有人利用深曝光的方法制備了甲基丙稀酸甲酯(PMMA)微針用于腦機接口系統(tǒng)。雖然干電極的制作材料多種多樣,其基材的選擇主要考慮以下幾個因素:1)材料的生物相容性;2)微針陣列的機械強度;3)材料加工工藝的復(fù)雜度及工藝成本。北京高晶微針定制微針給藥時可以將藥物涂抹在針尖處。
電極微針陣列結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下特點:1)微針陣列高度應(yīng)該大于15um小于300um。 根據(jù)皮膚的結(jié)構(gòu)特點,如果微針陣列的高度小于10um則不能穿過絕緣角質(zhì)層,從而無法正常提取電信號。如果微針陣列的高度大于300um,則會觸及到包含大量血管和神經(jīng)的真皮層,會使人產(chǎn)生疼痛感。2)微針陣列的密度應(yīng)當(dāng)適中。如果微針陣列密度太小,就會導(dǎo)致電極的阻抗過大,影響提取的信號質(zhì)量。如果微針陣列的密度太大,就會為微針陣列刺入皮膚充分跟體液接觸造成障礙,也會影響提取的信號質(zhì)量;3)微針應(yīng)該具有尖銳的針尖并且其表面要盡量平滑。平滑的表面使對皮膚的損傷降低到小;4)微針陣列的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單,這樣就可以避免繁瑣的工藝步驟,降低電極的制作成本。
除了硅、金屬以及聚合物等材料之外, 還有很多材料也可用于微針的制備,如陶瓷、玻璃和智能納米材料等。陶瓷微針是以陶瓷漿料為原料,利用模板鑄造,使用燒結(jié)法制備,也可以采用雙光子聚合法制備。玻璃微針多為空心結(jié)構(gòu),采用改良后的傳統(tǒng)玻璃微管拉制技術(shù)制得,在給藥和組織液提取方面都有著廣泛的應(yīng)用。但與陶瓷或玻璃等材料相比,利用高分子材料制備的微針具有很多優(yōu)勢,如生物相容性好、原料易得、不易斷裂以及適宜批量化生產(chǎn),因此聚合物微針逐漸成為微針制造的主材料。利用硅的各向異性可以制作實心微針。
微針在醫(yī)學(xué)、美容等領(lǐng)域的應(yīng)用和更多類型微針的不斷涌現(xiàn),促使著這項科技的進一步發(fā)展。從原來的單一空心微針到現(xiàn)如今的空心微針陣列,使用起來也更為高效。微針陣列不僅結(jié)構(gòu)堅固,而且針尖鋒利、作用面積大,因此更加便于穿刺且無疼痛感。微針的制作方法也在與時俱進,成品率高、成本低的優(yōu)點也為其批量化生產(chǎn)帶來幫助。經(jīng)皮給藥等依靠微針陣列技術(shù)作為輔助工具的手段,價格也因此下調(diào),可以進入大眾市場。此外,電解質(zhì)分析裝置也可以用到微針陣列,達到無痛感少量抽血并能有效分析其中各種離子濃度。微針透皮給藥有著重大的意義。杭州硅基微針技術(shù)
生物醫(yī)學(xué)和MEMS的發(fā)展推動了微針在藥物傳輸與分析等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。空心微針陣列
皮膚由表皮(50~100微米厚)、真皮(1~2毫米厚)和皮下組織組成。表皮包括角質(zhì)層(10~25 微米)和活性表皮,角質(zhì)層是透皮吸收的主要屏障部位。真皮位于表皮下方,內(nèi)有血管、淋巴管、神經(jīng)、感覺末梢器、汗腺等。小管系統(tǒng)存在于真皮上部,所以藥物滲透到達真皮就會很快地被吸收,因此微針扎入皮膚的深度在 30~100 微米深度較好,因為微針表面需要固定一層藥物,因此常規(guī)微針高度為 50~400 um。微針穿透皮膚角質(zhì)層,允許藥物進入體內(nèi)或從體內(nèi)采樣,而且對組織產(chǎn)生較小的創(chuàng)傷或無創(chuàng)傷、無痛、無刺激。空心微針陣列