本发明专利技术公开的是一种基于纳米形貌的方法和装置，其用于与皮肤结缔组织的成分交互作用。装置包括在表面上加工以形成纳米形貌的结构。可以加工随机或非随机图案结构，诸如包括不同尺寸和/或形状结构的复合图案。微针可以有益地用于药剂输送至细胞或组织。可以利用装置通过所加工纳米形貌与细胞的质膜和/或与细胞外基质成分的交互作用直接或间接地改变细胞行为。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求申请日期为2010年4月28日的美国临时专利申请序列号61/328,723、申请日期为2010年11月8日的美国临时专利申请序列号61/411,071以及申请日期为2011年1月25日的美国临时专利申请系列号61/435,939的优先权，它们的全部内容都通过引用并入本文。
技术介绍
将药剂（例如，药物或治疗剂）在有效浓度上以活性状态提供给特定细胞或组织类型的靶向给药是长期追求的目标。要实现该目标需要克服许多困难。例如，首先需要将药剂成功地输送到期望靶标。当前所使用的主要输送方法包括口服和注射。然而，注射会带来疼痛，并且这两种方法都容易提供药剂的脉冲而不是优选的稳态给药。另外，人体已经发育了许多阻止胃肠道中诸如酶催降解的外来物质的流入的系统，阻止越过上皮细胞的吸收、肝清除、以及免疫和排异反应的结构组件。已经开发了经皮给药材料以试图提供无痛路线用于在持续时间上输送活性药剂。为了成功，经皮方案需要输送药剂越过已经进化成具有防止外来物质侵入的基本功能的表皮。表皮的最外层，即角质层，具有通过将由角化粒保持在一起并嵌入脂类基质中的角质细胞和交联角蛋白纤维重叠而提供的结构稳定性，所有的这些提供了极好的屏障功能。在角质层之下是颗粒层，其中角质化细胞之间形成紧密连接。紧密连接是屏障结构，其包括嵌入相邻质膜中的跨膜蛋白质（例如，紧密连接蛋白（caludins）、密封蛋白（occludin）和接合粘连分子）网络和多个斑蛋白（例如，ZO-1、ZO-2、ZO-3、扣带蛋白、偶对蛋白）。紧密连接存在于内部上皮（例如，肠上皮、血脑屏障）以及皮肤的颗粒层中。在角质层和颗粒层以下的是棘层。棘层包括郎格罕氏细胞，其为树突细胞，可以变为全功能抗原呈递细胞，并可以引起对侵入药剂的免疫反应和/或排异反应。虽然越过自然屏障有困难，但实现活性药剂的输送已经取得了进步，例如，经皮输送。不幸的是，经皮法目前仅限定于输送具有中等的亲油性且没有电荷的低分子量药剂。即使在成功的穿过天然屏障后，关于维持所输送药剂的活性水平以及避免身体排异反应和免疫反应的问题依然存在。利用辅助方法以促进活性药剂的经皮输送已经改善了这种输送途径。例如，已经发现微针装置有利于材料输送进入或穿过皮肤。通常，微针装置包括针阵列，它们可以穿透皮肤的角质层并到达底层。微针装置的实例已经在Allen等人的美国专利No.6,334,856和Prausnitz等人的美国专利No.7,226,439中有所描述，它们均通过引用并入本文。然而，如上所述的，经皮输送在越过角质层的屏障后呈现其他的困难。特别地，一旦药剂已经输送至目标区域，仍需合适地利用而不破坏药剂或刺激免疫反应。例如，难以激励定位至细胞内部的活性药剂的内吞作用。研究者已经对输送行为所处的分子环境有了一定的理解，以试图克服这些问题。例如，已经发现壳聚糖能够有效地打开肠上皮中的紧密连接（例如参见Sapra等人的AAPS Pharm.Sci.Tech.，10(1)，2009年3月；Kaushal等人的Sci.Pharm.，2009年第77卷第877-897页），还公开了通过标记的纳米粒子的内吞作用的活性药剂输送（例如参见Lin等人的美国专利No.7,563,451和Havnie等人的美国专利No.7,544,770）。另外，已经发现邻接细胞的表面的纳米形貌影响这两者之间的粘附特征并影响包括形态学、运动性、细胞骨架结构、增殖和分化的细胞行为（例如参见Hart等人的European Cells and Materials，2005年增刊2第10卷；Lim等人的J R Soc Interface，2005年3月22日，2(2),97-108；Yim等人的Biomaterials，2005年9月，26(26),5405-5413）。作为该初始研究的延伸，已经检验了支承衬底的纳米形貌在组织工程学中的使用（例如参见Borenstein等人的美国专利申请公开No.2008/0026464和Schapira等人的美国专利申请公开No.2008/0311172）。虽然上面描述了本领域中的改进，但还存在改进空间。例如，提供活性剂有效输送同时降低对输送装置和所输送药剂的潜在免疫反应和身体排异反应的装置和方法将是有益的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，公开了一种医疗装置，其包括从支承件向外延伸的微针阵列。至少一个微针包含其表面上形成的多个纳米结构，所述纳米结构以预定图案布置。根据本专利技术的另一实施例，公开了一种用于将药物化合物输送至皮下位置的方法。该方法包括利用与药物化合物流体连通的微针穿刺角质层，所述微针含有多个形成在其表面上并以图案布置的纳米结构；以及使所述药物化合物传输通过微针并穿过角质层。在本专利技术的又一个实施例中，公开了一种医疗装置，其包括在表面上加工并限定了加工的纳米形貌的多个纳米尺寸结构。还公开了一种用于形成一种医疗装置的方法，该方法包括在微针的表面上加工纳米结构图案。附图说明在本说明书的剩余部分中，将参照附图更加具体地阐明该主题的全面和允许公开，其包括针对本领域技术人员的最佳实施方式，其中：图1示意了微针装置的一个实施例。图2示意了微针装置的另一个实施例。图3示意了微针的一个实施例，其包括限定可与细胞外基质（ECM）相互作用的纳米形貌。图4示意了可以形成在微针表面上的复合图案的一个实施例。图5示意了包括图4复合图案的多次迭代的图案。图6示意了Sierpenski三角形分形图。图7A-7D示意了复合分形和类分形的纳米形貌。图8示意了可形成在微针表面上的另一复合图案。图9示意了可以用于此处描述的纳米尺寸结构的例证性堆积密度，其包括方形堆积设计（图9A）、六边形堆积设计（图9B）、以及圆形堆积设计（图9C）。图10示意了用于确定细胞层TEER的方法。图11A-11C示意性地说明了在形成装置的一个实施例中所利用的纳米压印方法。图12示意性的说明了装置的一个实施例。图13是输送药物化合物之前的透皮贴的一个实施例的透视图。图14是图13的贴的正视图。图15是图13的贴中释放构件从该贴部分地分离的透视图。图16是图13的贴的正视图。图17是图13的透皮贴在释放构件移除后和使用期间的透视图。图18是图17的贴的正视图。图19是输送药物化合物之前的透皮贴的另一个实施例的透视图。图20本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.28 US 61/328,723;2010.11.08 US 61/411,071;1.一种医疗装置，其包括从支承件向外延伸的微针阵列，其中所述
微针中的至少一个包含形成于其表面上的多个纳米结构，所述纳米结构以
预定图案布置。
2.根据权利要求1所述的医疗装置，其中所述纳米结构为柱的形式。
3.根据权利要求1或2所述的医疗装置，其中所述纳米结构的至少
一部分具有小于约500纳米以及大于约5纳米的横截面尺寸，或具有小于
约300纳米以及大于约100纳米的横截面尺寸，或具有大约相同的横截面
尺寸。
4.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中所述图案还包括微
米结构，其中所述纳米结构具有比所述微米结构小的横截面尺寸，例如所
述微米结构具有大于约500纳米的横截面尺寸。
5.根据权利要求4所述的医疗装置，还包括第二纳米结构，其具有
小于所述微米结构横截面尺寸且大于所述第一纳米结构横截面尺寸的横
截面尺寸。
6.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中至少部分所述纳米
结构具有从约50纳米至约1微米的中心至中心的间隔。
7.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中两个相邻纳米结构
的横截面尺寸与这两个结构的中心至中心间隔的比值介于约1:1至约1:4
之间。
8.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中至少部分所述纳米
结构具有相等间距。
9.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中至少部分所述纳米
结构具有从约10纳米至约20微米的高度，或从约100纳米至约700纳米
的高度。
10.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中至少部分所述纳米
结构具有从约0.15至约30的纵横比，或从约0.2至约5的纵横比。
11.根据前述任一权利要求所述的医疗装置，其中所述图案具...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·F·罗斯，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：
国别省市：
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