可控药物释放的集成微针贴片和方法技术

本发明专利技术公开了一种可控药物释放的集成微针贴片和方法。其中，可控药物释放的集成微针贴片包括：摩擦纳米发电机，产生交流电进行输出；交流转换直流电路元件，其中输入端与摩擦纳米发电机相连接，将摩擦纳米发电机产生的交流电转化成直流电；以及微针阵列贴片，其与交流转换直流电路元件的一个输出端相连接；其中，该摩擦纳米发电机、交流转换直流电路元件以及微针阵列贴片实现集成。通过轻轻拍打贴片方式便可以实现微针药物的可控释放，既简化了微针制备工艺，有利于实现大规模生产，又提高了微针药物的可控释放效果，且载药量不受影响。

Integrated Microneedle Patch and Method for Controllable Drug Release

The invention discloses an integrated microneedle patch and a method for controllable drug release. Among them, the integrated micro-needle patch for controlled drug release includes: friction nano-generator, which generates alternating current for output; alternating current converting direct current circuit elements, in which the input end is connected with friction nano-generator, which converts alternating current generated by friction nano-generator into direct current; and micro-needle array patch, which is connected with an output end of alternating current converting direct current circuit elements. Among them, the friction nano-generator, AC converter DC circuit elements and microneedle array patch are integrated. The controlled release of micro-needle drugs can be achieved by tapping patches, which not only simplifies the preparation process of micro-needle, is conducive to large-scale production, but also improves the controlled release effect of micro-needle drugs, and the drug loading is not affected.

【技术实现步骤摘要】
可控药物释放的集成微针贴片和方法
本公开属于摩擦纳米发电机和微针载药释放领域，涉及一种可控药物释放的集成微针贴片和方法。
技术介绍
微针是由微电子机械工艺技术(MEMS)制作的，尺寸为微米级，呈针状的复杂结构。采用微针阵列可以在皮肤特定区域克服皮肤角质层屏障，进入活性表皮特定深度，产生数百上千个微小孔洞，有效促进药物经皮渗透和在特定部位蓄积，之后药物可通过血管和淋巴腺吸收，从而被引入人体循环系统。微针透皮给药可以实现患者自主实施，无需高度熟练，无疼痛。目前可控微针给药系统设计兼顾穿刺性和柔韧性往往需要设计复杂的微针结构，生产工艺复杂不适应于大规模生产，同时为了实现药物缓释，采用多孔性粒子包裹药物，载药量受到很大影响。同时，为了微针的广泛使用，优选使用简化制备工艺及结构的微针贴片，从而使微针药物可控释放效果大大降低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种可控药物释放的集成微针贴片和方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种可控药物释放的集成微针贴片，包括：摩擦纳米发电机，产生交流电进行输出；交流转换直流电路元件，将摩擦纳米发电机产生的交流电转化成直流电；以及微针阵列贴片，与交流转换直流电路元件的一个输出端相连接。在本公开的一些实施例中，摩擦纳米发电机与微针阵列贴片层叠集成。在本公开的一些实施例中，可控药物释放的集成微针贴片在工作模式下，通过微针阵列贴片与皮肤接触，在外力驱动的作用下，该集成微针贴片实现药物的可控释放。在本公开的一些实施例中，交流转换直流电路元件包括：整流桥、PN结或二极管。在本公开的一些实施例中，交流转换直流电路元件为具有四个二极管的全桥结构的整流桥，该整流器的输入端连接摩擦纳米发电机，该整流器的输出端分别连接微针阵列贴片和皮肤，在微针阵列贴片和皮肤之间形成直流脉冲电场；或者交流转换直流电路元件包括2个PN结或二极管，两个PN结或二极管同向连接在摩擦纳米发电机的电极上，其中一个PN结或二极管的正极连接至皮肤，另一个PN结或二极管的负极连接微针阵列贴片，在微针阵列贴片和皮肤之间形成直流脉冲电场。在本公开的一些实施例中，摩擦纳米发电机包括：第一摩擦层；第二摩擦层兼电极层，与第一摩擦层相对设置，可接触、可摩擦，与第一摩擦层的摩擦电极序不同；以及第一垫片，设置于第一摩擦层和第二摩擦层兼电极层之间。在本公开的一些实施例中，第一摩擦层和第一垫片的材料为绝缘高分子材料，包括以下材料中的一种或几种：聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚酰亚胺(Kapton)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，天然橡胶，丁基橡胶，丁苯橡胶，硅橡胶，环氧树脂，酚醛树脂，聚乳酸，聚乙烯醇和聚乳酸聚乙醇酸共聚物；和/或第二摩擦层兼电极层的材料为导电金属，包括如下材料中的一种或几种：镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钼、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铂以及金。在本公开的一些实施例中，摩擦纳米发电机还包括：第一电极层，设置于第一摩擦层之上。在本公开的一些实施例中，摩擦纳米发电机还包括：封装层，设置于摩擦纳米发电机的外围，封装该摩擦纳米发电机。在本公开的一些实施例中，封装层的材料为柔性绝缘材料，包括以下材料中的一种或几种：聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚酰亚胺(Kapton)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，天然橡胶，丁基橡胶，丁苯橡胶，硅橡胶，环氧树脂，酚醛树脂，聚乳酸，聚乙烯醇和聚乳酸聚乙醇酸共聚物。在本公开的一些实施例中，摩擦纳米发电机的整体厚度介于1000μm～10000μm之间；和/或封装层的厚度介于10μm～500μm之间；和/或第一摩擦层的厚度介于10μm～1000μm之间；和/或第一垫片的厚度介于100μm～5000μm之间；和/或第二摩擦层兼电极层的厚度介于100μm～1000μm之间；和/或第一电极层的厚度介于20nm～500nm之间；和/或交流转换直流电路元件封装后的高度介于1000μm～10000μm之间。在本公开的一些实施例中，微针阵列贴片包括：基板；微针阵列，包括一平台结构和从该平台结构向外突出的多个微针，形成于基板之上；以及微针药物，承载于该微针阵列的微针上。在本公开的一些实施例中，微针药物分散于微针内部，是通过将微针药物和构成微针阵列的材料一起浇铸到微针膜具中固化形成的；或微针药物位于微针的外表面，该微针药物采用化学吸附、物理吸附或生物黏连的方式以涂覆或沉淀的形式吸附于微针的外表面；或微针药物在微针内，位于微针底部，该微针药物在模具中先沉淀，然后将构成微针阵列的材料浇铸固化。在本公开的一些实施例中，微针阵列的微针形状包括：圆锥形、棱锥形以及锥台形；基板与微针阵列分别成型，或者采用相同的材料一体化成型。在本公开的一些实施例中，微针阵列的材料为生物相容性基质，包括如下物质中的一种或几种：胶原蛋白，透明质酸，聚丙交酯-共-乙交酯，聚己内酯，聚酸酐，聚酯酰胺，聚丁酸，壳聚糖，海藻酸，果胶，软骨素，葡聚糖，聚赖氨酸，纤维蛋白，琼脂糖，纤维素，聚乙烯比咯烷酮，聚乙二醇，聚乙烯醇，羟丙基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羧甲基纤维素钠，多元醇，藻酸盐，环糊精，糊精，果糖，淀粉，海藻糖，麦芽糖，乳糖，乳果糖，松二糖，棉子糖，松三糖，右旋糖酐，木糖醇，聚乳酸，聚乙醇酸，聚氧化乙烯，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸，聚马来酸，其衍生物及其混合物，以及来源于生物的可溶性物质；或微针阵列的材料为以下材料中的一种或几种：金属材料，包括：镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钼、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铂以及金；导电聚合物及压电材料，包括：石墨烯，石墨，聚吡咯，聚苯胺，聚乙炔，聚对苯硫醚，聚对苯撑，聚噻吩，聚丙烯，氧化锌，聚偏氟乙烯，压电陶瓷，压电晶体及其掺杂材料。在本公开的一些实施例中，微针药物包括如下物质中的一种或几种：抗癌药，避孕药，疫苗，蛋白质，肽，基因，抗体，麻醉剂，胰岛素，疫苗，多糖类或美容药物；基板的材料包括如下材料中的一种或几种：聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚酰亚胺(Kapton)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，天然橡胶，丁基橡胶，丁苯橡胶，硅橡胶，环氧树脂，酚醛树脂，聚乳酸，聚乙烯醇，聚乳酸聚乙醇酸共聚物，胶原蛋白，透明质酸，聚丙交酯-共-乙交酯，聚己内酯，聚酸酐，聚酯酰胺，聚丁酸，壳聚糖，海藻酸，果胶，软骨素，葡聚糖，聚赖氨酸，纤维蛋白，琼脂糖，纤维素，聚乙烯比咯烷酮，聚乙二醇，聚乙烯醇，羟丙基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羧甲基纤维素钠，多元醇，藻酸盐，环糊精，糊精，果糖，淀粉，海藻糖，麦芽糖，乳糖，乳果糖，松二糖，棉子糖，松三糖，右旋糖酐，木糖醇，聚乳酸，聚乙醇酸，聚氧化乙烯，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酸以及聚马来酸。在本公开的一些实施例中，基板的厚度介于100μm～5000μm之间；和/或微针的底半径介于100μm～500μm之间，顶半径介于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控药物释放的集成微针贴片，包括：摩擦纳米发电机，产生交流电进行输出；交流转换直流电路元件，将摩擦纳米发电机产生的交流电转化成直流电；以及微针阵列贴片，与所述交流转换直流电路元件的一个输出端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种可控药物释放的集成微针贴片，包括：摩擦纳米发电机，产生交流电进行输出；交流转换直流电路元件，将摩擦纳米发电机产生的交流电转化成直流电；以及微针阵列贴片，与所述交流转换直流电路元件的一个输出端相连接。2.根据权利要求1所述的集成微针贴片，所述摩擦纳米发电机与所述微针阵列贴片层叠集成。3.根据权利要求1或2所述的集成微针贴片，在工作模式下，通过所述微针阵列贴片与皮肤接触，在外力驱动的作用下，该集成微针贴片实现药物的可控释放。4.根据权利要求1至3任一项所述的集成微针贴片，其中，所述交流转换直流电路元件包括：整流桥、PN结或二极管。5.根据权利要求1至4任一项所述的集成微针贴片，其中：所述交流转换直流电路元件为具有四个二极管的全桥结构的整流桥，所述整流器的输入端连接所述摩擦纳米发电机，所述整流器的输出端分别连接所述微针阵列贴片和皮肤，在所述微针阵列贴片和皮肤之间形成直流脉冲电场；或者所述交流转换直流电路元件包括2个PN结或二极管，两个PN结或二极管同向连接在所述摩擦纳米发电机的电极上，其中一个PN结或二极管的正极连接至皮肤，另一个PN结或二极管的负极连接所述微针阵列贴片，在所述微针阵列贴片和皮肤之间形成直流脉冲电场。6.根据权利要求1至5任一项所述的集成微针贴片，其中，所述摩擦纳米发电机包括：第一摩擦层；第二摩擦层兼电极层，与第一摩擦层相对设置，可接触、可摩擦，与第一摩擦层的摩擦电极序不同；以及第一垫片，设置于第一摩擦层和第二摩擦层兼电极层之间。7.根据权利要求6所述的集成微针贴片，其中：所述第一摩擦层和第一垫片的材料为绝缘高分子材料，包括以下材料中的一种或几种：聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚酰亚胺(Kapton)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，天然橡胶，丁基橡胶，丁苯橡胶，硅橡胶，环氧树脂，酚醛树脂，聚乳酸，聚乙烯醇和聚乳酸聚乙醇酸共聚物；和/或所述第二摩擦层兼电极层的材料为导电金属，包括如下材料中的一种或几种：镁、铝、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钼、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铂以及金。8.根据权利要求6或7所述的集成微针贴片，其中，所述摩擦纳米发电机还包括：第一电极层，设置于第一摩擦层之上。9.根据权利要求6至8任一项所述的集成微针贴片，所述摩擦纳米发电机还包括：封装层，设置于摩擦纳米发电机的外围，封装所述摩擦纳米发电机。10.根据权利要求9所述的集成微针贴片，其中：所述封装层的材料为柔性绝缘材料，包括以下材料中的一种或几种：聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚酰亚胺(Kapton)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，天然橡胶，丁基橡胶，丁苯橡胶，硅橡胶，环氧树脂，酚醛树脂，聚乳酸，聚乙烯醇和聚乳酸聚乙醇酸共聚物。11.根据权利要求6至10任一项所述的集成微针贴片，其中：所述摩擦纳米发电机的整体厚度介于1000μm～10000μm之间；和/或所述封装层的厚度介于10μm～500μm之间；和/或所述第一摩擦层的厚度介于10μm～1000μm之间；和/或所述第一垫片的厚度介于100μm～5000μm之间；和/或所述第二摩擦层兼电极层的厚度介于100μm～1000μm之间；和/或所述第一电极层的厚度介于20nm～500nm之间；和/或所述交流转换直流电路元件封装后的高度介于1000μm～10000μm之间。12.根据权利要求1至11任一项所述的集成微针贴片，其中，所述微针阵列贴片包括：基板；微针阵列，包括一平台结构和从该平台结构向外突出的多个微针，形成于基板之上；以及微针药物，承载于该微针阵列的微针上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舟，赵超超，魏炜，邹洋，谈溥川，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11