通过溶剂浇铸法制备的可溶性微针阵列贴片及基于微针的生物医学器件的关键表征

我们的研究主要聚焦于利用纳米和微米系统（如基于微针的装置）优化皮肤药物递送。本研究提供了一种可行且可重复的可溶性微针制备方法。首先，通过将DMAPs的组成材料溶解于适量水中，制备其水相胶体分散液。

剧烈搅拌混合物以获得均匀的分散液。将聚合物在室温下至少搅拌过夜，以实现完全分散，并在此长时间搅拌过程中使气泡逸出。如果仍有气泡残留，将聚合物分散液在25°C下以1000 ×g离心5分钟。

将货物以所需浓度加入聚合物分散液中，并适度搅拌混合物，直至其均匀且不引入新的气泡。接下来，使用油灰或牙科水泥将模具固定在孔板的孔中，并将PDMS模具放入12孔板中。然后，将20微升载药聚合物混合物浇注到PDMS模具上。

将平板放入离心机中，在25摄氏度下以3000 G离心5分钟。然后将平板旋转180度，重复离心操作，以确保所有针状腔体均被充分填充。接着，使用移液器小心地从模具中移除多余的载药聚合物分散液。

将载药聚合物分散液置于模具中，在25摄氏度、600毫巴真空条件下干燥30分钟。制备不含药物的高浓度聚合物分散液，用于形成DMAP装置的基板。使用前确保分散液均匀。

接下来，将50 µL不含药物的聚合物分散液浇注到PDMS模具上。将培养板放入离心机中离心两次，并在中间点将培养板旋转180度。离心后，向每个模具中加入100 µL分散液，12小时后再向基板中额外加入50 µL。

将DMAPs置于PDMS模具中，在室温下的干燥密封干燥器内干燥三至五天。使用镊子小心地将DMAPs从PDMS模具中脱模。或者，可使用透明纤维素胶带将DMAPs从模具上剥离下来。

采用正压法时，将150微升载药聚合物混合物浇铸到PDMS模具上，并将其放入压力罐中。向压力罐中充入空气，直至压力达到3至4巴。维持该压力至少15分钟。

使用具有适当放大倍数的微型相机观察DMAPs，以区分针状突起。调节焦距，清晰分辨单个微针结构。接着，将DMAPs固定于支撑装置上，通过光学显微镜观察微针样突起的形貌和长度。

通过将装置放入市售的DMAPs涂抹器中，评估DMAPs的机械性能。将涂抹器在不锈钢平面表面加压30秒。加压后，记录微针样突起的长度，并通过比较加压前后的长度计算形变百分比。

然后，使用基于烯烃类材料制成的热塑性片材的人工模拟皮肤方法，初步测定DMAPs的插入能力。在与不锈钢表面相同的压缩条件下，将DMAPs装置压向八层固定好的片材。接下来，利用先前已切除并仔细修整过的人体、猪或啮齿类动物皮肤离体组织，测定DMAPs的离体插入能力。

用大量水浸泡皮肤外植体1至2分钟以进行清洁。将清洁后的皮肤外植体放置于包裹铝箔的泡沫材料上，确保角质层朝上。随后采用此前所述相同的压缩条件进行插入操作。

将DMAPs保留在皮肤中，直至微针针尖完全溶解，并在溶解过程中观察装置与皮肤保持接触。使用Franz扩散池装置测定药物在皮肤中的体外沉积和吸收。采用先前描述的修整和清洁步骤制备皮肤外植体，并将DMAPs插入皮肤结构中持续30秒。

使用适量的氰基丙烯酸酯将Franz扩散池的供体室粘附到皮肤上。待粘合剂完全干燥后，使用合适的夹具将皮肤-供体室组合体连接至接收室。最后，按照标准扩散池实验方案进行取样。

制备的DMAP呈现出均匀的外观，成功形成了微针样突起，且染料颜色局限于突起内部，基板部分无药物残留。光学显微镜显示，微针样突起在压缩前具有尖锐的顶端，无结构变形。压缩后，微针样突起显示出明显的结构形变。

在人工皮肤模型中，DMAP成功穿透了热塑性薄膜，形成了可见的孔洞。在热塑性模型的不同层中形成的孔洞数量与微针插入深度相关。离体小鼠皮肤外植体在插入后显示皮肤内层逐渐着色，与DMAP随时间推移发生溶解的现象一致。

通过苏木精-伊红染色的组织学检查，证实了微针样突起插入皮肤切片。采用Franz扩散池装置评估药物通过皮肤外植体的扩散情况，可清晰观察到供体室、皮肤和受体室。本方案为可溶性微针装置的制备提供了基础性指导，使研究人员能够探索其设计、性能及在生物医学应用中的潜力。

一个关键挑战是确保载药物质与聚合物基质的相容性。某些载药物质可能会影响材料性能，或损害微针的效能。未来的研究可针对特定药物和聚合物调整本方案，优化微针的制备工艺，并拓展其在治疗和生物医学领域的应用。