一种生物分析采样用复合微针及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物分析采样用复合微针的制备方法，包括：提供壳聚糖溶液和海藻糖溶液，将壳聚糖溶液和海藻糖溶液混合制成混合溶液；提供聚乙烯醇溶液；将所述混合溶液与所述聚乙烯醇溶液混合均匀，除泡，得到复合溶液；将所述复合溶液填充到模具中，进行一次烘干，然后向模具中添补满所述复合溶液，进行二次烘干，然后添补基底材料，进行三次烘干，脱模，即得所述复合微针。本发明专利技术将聚乙烯醇与壳聚糖复合制备微针，并通过对制备方法及其参数条件进行优化改进，有效改善了微针的抗菌性能、机械性能、穿透性能和吸收性能，微针的针尖挺拔，针体完整、平滑，无空心、气泡、翘曲发生，具有较好皮下采样效果，在生物分析采样中具有良好的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种生物分析采样用复合微针及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物诊断和仪器仪表分析
，具体涉及一种生物分析采样用复合微针及其制备方法。

技术介绍

[0002]微针是一种呈针状的微米级精细阵列结构，一般长度在25～1000μm之间。微针在过去几十年内发展迅速，在透皮给药等领域已得到蓬勃发展。近年来开始出现将微针作为检测工具，通过微针提取血液和组织液进行检测分析，以及将微针作为电极在体液内直接对血糖、黑色素瘤、pH值等进行实时检测，微针在这些方面都展现出了良好的实时检测应用前景。微针采样结合一些实时分析方法，能够以无痛、微创的方式获取血液、组织液等，进一步可以实现实时检测。但微针作为采样工具还处于起步阶段，目前几乎所有的微针检测都采用空心微针，还没有利用高分子聚合物的吸附性能进行采样的微针。
[0003]人工合成聚合物如聚乳酸、聚乙交酯以及天然聚合物壳聚糖(Chitosan，CS)等是常用的微针材料，可以单一组份作为载药缓释微针。而且，CS是一类来源广泛、天然、无毒的高分子聚合物，兼具优良的生物活性和生物可降解性。Chen等通过浇筑法制备了一种包载牛血清白蛋白的CS微针，其可在8天内长效缓慢释药。可以看出，CS在组织液中不易溶解，且具有吸水易膨胀的特点，具备作为检测型微针的条件。
[0004]但是，CS自身存在质脆和机械性能差等缺陷，由此限制了其在微针领域的应用。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种生物分析采样用复合微针及其制备方法。本专利技术的复合微针具有较好的机械性能和吸收性能，对皮肤组织液具有较好的吸收采集效果。
[0006]为实现其目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种生物分析采样用复合微针的制备方法，其包括：
[0008]提供壳聚糖溶液和海藻糖溶液，将壳聚糖溶液和海藻糖溶液混合制成混合溶液；
[0009]提供聚乙烯醇溶液；
[0010]将所述混合溶液与所述聚乙烯醇溶液混合均匀，除泡，得到复合溶液；
[0011]将所述复合溶液填充到模具中，进行一次烘干，然后向模具中添补满所述复合溶液，进行二次烘干，然后添补基底材料，进行三次烘干，脱模，即得所述复合微针。
[0012]海藻糖的加入可增加壳聚糖溶液的流动性，从而加快溶液的浓缩，有助于获得所需浓度的溶液。聚乙烯醇(PVA)是一种由聚醋酸乙烯酯水解而成的水溶性聚合物，具有无毒、化学性质稳定等优点。PVA本身具有较高的机械强度和韧性，还具有良好的生物相容性，可成为理想的生物材料。专利技术人经研究发现，PVA的分子链上有大量的羟基，可与CS结合形成氢键，故将两者共混之后可进一步提高CS的溶胀性能，从而获得吸收性能优异的复合微针。同时由于PVA的韧性好，两者共混可有效改善CS质脆的缺点，获得机械性能优良的复合
微针。
[0013]在进行一次烘干后，本专利技术向模具中添补满所述复合溶液，并进行二次烘干，之后再添补基底材料以制备微针基底。如此，可避免微针出现空心，使微针具有较高的机械硬度，以及保持针体的完整性。优选地，所述基底材料为聚乙烯吡咯烷酮。
[0014]优选地，所述壳聚糖溶液采用不溶性壳聚糖制成。本领域技术人员应理解，所述不溶性壳聚糖是指不溶或几乎不溶于水的壳聚糖。专利技术人经研发发现，与水溶性壳聚糖相比，采用不溶性壳聚糖制备符合微针，可使微针具有更优异的抗菌性能，可更好地防止微针在透皮采样时将细菌等污染物引入采样对象中，且在烘干过程中不容易皱缩，更利于保持微针针体的完整，微针的挺拔性更好，不易发生翘曲，针面更平滑。
[0015]优选地，所述壳聚糖溶液的制备方法，包括：
[0016](一)将不溶性壳聚糖溶于冰乙酸溶液中，得到透明澄清的粘稠液；
[0017](二)将所述粘稠液进行透析除酸，使冰乙酸完全透出，得到所述壳聚糖溶液。
[0018]优选地，所述冰乙酸溶液为超纯水与冰乙酸的混合溶液，且按超纯水的体积计，冰乙酸的添加量为5～15μL/mL。更优选地，所述冰乙酸溶液中，按超纯水的体积计，冰乙酸的添加量为10μL/mL；以该添加量加入冰乙酸，可使不溶性壳聚糖充分溶解。
[0019]冰乙酸的加入可改变不溶性壳聚糖的性质，使其溶于水，最后通过透析将冰乙酸置换出来。
[0020]优选地，所述不溶性壳聚糖在所述混合溶液中的浓度为8wt％。
[0021]优选地，所述海藻糖的添加量为所述不溶性壳聚糖质量的10％。
[0022]优选地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为20wt％。
[0023]优选地，所述聚合物复合溶液中，混合溶液与聚乙烯醇溶液的体积比为4:1。
[0024]吸收性能会影响微针的皮下采样效果，吸收性能越好，微针对皮下组织液的吸收效果越好，从而更利于采样分析。不溶性壳聚糖和聚乙烯醇的浓度会对复合微针的机械性能和吸收性能产生影响，采用上述条件制备，可获得机械性能和吸收性能均较好的复合微针。
[0025]采用上述条件制备，可获得机械性能和吸收性能均最好的复合微针。
[0026]优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮为PVPK60。
[0027]优选地，所述一次烘干、二次烘干和三次烘干的温度为40℃，总烘干时间为9h；其中，在一些实施方式中，一次烘干的时间为1h，二次烘干的时间为2h，三次烘干的时间为6h。专利技术人经研究发现，烘干固化的温度和时间是决定微针能否制备成功的关键因素之一。若烘干时间不足或烘干温度过低，会导致微针材料聚合不完全，使微针软化，坚硬度不足，无法达到使用要求。若烘干温度过高，会导致微针针体出现气泡，且微针基底会发生翘曲，导致微针针体形态达不到使用要求。而采用本专利技术所提供的条件进行烘干，条件较为温和，不会破坏微针材料的性质，且固化效果较好，微针具有较高的坚硬度，无气泡产生，也不会发生翘曲，能较好地满足使用要求。
[0028]优选地，所述模具的制备方法包括：以金属微针针体为阳模，制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)阴模。
[0029]优选地，所述PDMS阴模的制备步骤包括：(1)将未交联固化的PDMS预聚物与固化剂按10:1的质量比进行混合，得到PDMS混合溶液；(2)将所述PDMS混合溶液置于真空干燥器中
去除气泡；(3)用去除气泡的PDMS混合溶液浇铸阳模，90℃烘干固化1h，得到PDMS阴模。
[0030]本专利技术还提供了一种生物分析采样用复合微针，其由上述的生物分析采样用复合微针的制备方法制备而成。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术将聚乙烯醇与不溶性壳聚糖复合制备微针，并通过对制备方法及其参数条件进行优化改进，有效改善了微针的抗菌性能、机械性能、穿透性能和吸收性能，并使微针的针尖挺拔，针体完整、平滑，无空心、气泡、翘曲等情况发生，具有较好皮下采样效果，在生物分析采样中具有良好的应用前景。
附图说明
[0032]图1为实施例1和对比例1所制备微针的显微镜像图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物分析采样用复合微针的制备方法，其特征在于，包括：提供壳聚糖溶液和海藻糖溶液，将壳聚糖溶液和海藻糖溶液混合制成混合溶液；提供聚乙烯醇溶液；将所述混合溶液与所述聚乙烯醇溶液混合均匀，除泡，得到复合溶液；将所述复合溶液填充到模具中，进行一次烘干，然后向模具中添补满所述复合溶液，进行二次烘干，然后添补基底材料，进行三次烘干，脱模，即得所述复合微针。2.如权利要求1所述的生物分析采样用复合微针的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液采用不溶性壳聚糖制成。3.如权利要求1所述的生物分析采样用复合微针的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的制备方法，包括：(一)将不溶性壳聚糖溶于冰乙酸溶液中，得到透明澄清的粘稠液；(二)将所述粘稠液进行透析除酸，使冰乙酸完全透出，得到所述壳聚糖溶液。4.如权利要求3所述的生物分析采样用复合微针的制备方法，其特征在于，所述冰乙酸溶液为超纯水与冰乙酸的混合溶液，且按超纯水的体积计，冰乙酸的添加量为5～15μL/mL。5.如权利要求2所述的生物分析采样用复合微针的制备方法，其特征在于，所述不溶性壳聚糖在所述混合溶液中的浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔淑芬，杨文龙，陈永丽，张宇豪，刘崇杰，冯景隆，张珝，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：