本文主要研究纳米粒对可溶性微针机械性能的影响,从而构建优异机械性能的可溶性微针.采用不同种类的纳米材料(碳酸钙、羟基磷灰石、二氧化硅)、粒径(20、60、100nm)和处方质量占比(2％、6％、10％),与微针基质材料[聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物(PVP/VA)]共混形成可溶性微针.通过纳米压痕仪研究纳米粒对微针弹性模量以及硬度的影响.纳米碳酸钙对PVP微针的弹性模量与硬度均有显著性提高(P＜0.001);纳米羟基磷灰石对PVP/VA微针的弹性模量与硬度均有显著性提高(P＜0.001).当纳米羟基磷灰石粒径为20 nm时,PVP/VA微针的弹性模量为(10.6±1.0)GPa,硬度为(0.47±0.06)GPa,且随纳米粒粒径增大,微针机械性能降低;当纳米羟基磷灰石质量占比从2％至6％,PVP/VA微针的弹性模量与硬度得到显著性提高(P＜0.001),但继续提高占比对微针的影响不大.纳米羟基磷灰石增强的PVP/VA可溶性微针对完好皮肤无刺激性影响,对破损皮肤有轻微刺激性,但在72 h后完全消失.动物实验已获得浙江工业大学实验动物福利与伦理委员会批准.因此,纳米羟基磷灰石增强的PVP/VA可溶性微针具有良好的生物安全性.综上可知,根据给定的基质材料构建微针时,需选择合适的纳米粒、粒径以及处方质量占比,才能有效且显著地提升微针机械性能.

研究了制备工艺对可溶性微针的机械、穿刺和吸湿性能的影响,并优化微针的制备工艺.采用Plackett?Burman设计筛选主要影响因素,运用Box?Behnken设计?响应面法优化微针的制备工艺.通过3D显微镜和扫描电子显微镜观察微针的外观形态,石蜡膜穿刺法评估微针的穿刺性能,称重法考察微针的吸湿性能,物性分析仪表征微针的机械性能,组织学切片验证微针穿刺皮肤的可行性.结果表明,微针韧脆材料比(P=0.0023)、药物占比(P=0.0075)、固化温度(P=0.0013)、空气流速(P=0.0027)和离心时间(P=0.0028)对穿刺性能具有显著影响;微针韧脆材料比(P=0.0177)对机械性能具有显著影响;各种因素对吸湿性能无显著影响.最优微针制备工艺参数为:韧脆材料比:9,50,药物占比:6.0％,溶媒占比60％,离心转速4000 r/min,离心时间28 min,离心温度25℃,干燥温度38℃,干燥湿度10％,空气流速0.5 L·min-1,微针的刺入深度为(412.03±2.85)μm,与预测值的偏差小于1％.最优微针的应力可达1.3 N/针,可成功刺破角质层.