一种可溶性微针膜及其制备方法与流程

本发明涉及美容和皮肤给药领域，具体涉及一种可溶性微针膜及其制备方法。

背景技术

目前微针技术在美容领域和皮肤给药领域得到了广泛应用。微针是一种由金属、硅、聚合物等材料制成、长度为25～2000μm、针尖呈对称圆锥形或非对称斜面形的微米级的阵列结构。可溶性微针一般由可生物溶解或降解的高分子材料制备而成，包覆在可溶性微针里的生物活性物质随着可溶性材料在皮肤里的溶解而逐渐释放出来发挥作用。可溶性微针比不可溶性微针具有更好的生物相容性及更大的载药量，受到了越来越多的关注和研究。可溶性微针膜已经在欧美、日韩等地广泛使用，应用于对抗皮肤老化、淡化皱纹、修复纤维弹性、治疗痤疮、去除死皮等美容方面效果显著。

理想的可溶性美容微针膜应该具备以下几点特点：1）安全性，不会引起感染；2）效果性，能达到抗衰老、美白等作用；3）实用性，材料强度满足要求；4）性价比，微针膜生产过程简单、方便，适宜规模化生产。

目前，用于制备可溶性微针膜的材料主要来自于透明质酸钠，并根据需要加入其它的成分以增强美容效果，如加入胶原蛋白、多糖类物质和甘油等成分，可增强微针膜的强度、保湿性、促修复性和美白性等功效。

透明质酸钠，又叫玻尿酸，是一种广泛存在于脊椎动物结缔组织、粘液组织、眼球之晶状体及某些细菌夹膜中的多糖物质，在人类皮肤真皮层中扮演了重要角色，对保持皮肤弹性功能有重要作用。随着年龄增长，皮肤中透明质酸钠流失速度比生长速度快，导致肌肤逐渐失去光泽弹性，出现皱纹等老化现象。研究显示，外源性补充的透明质酸钠也具有机体原有透明质酸钠的保持皮肤弹性功能，起减缓老化作用。而通过微针技术是一种有效的外源性补充透明质酸钠方式。

以透明质酸钠为主要基质材料制备的微针，当其刺入人体皮肤后，透明质酸钠将在液体作用下溶解并滞留于皮肤内，起到美容作用。高分子的透明质酸钠亲水性强，可以吸收自身体积1000倍的水分，吸水膨胀后可快速填平肌肤的细小皱纹，但溶液粘度随着浓度增加而急剧增加，这不利于微针注模法生产；低分子的透明质酸钠，可以刺激皮肤内在胶原蛋白的产生，增加皮肤的弹性和饱满度，但针体机械强度不足以刺入皮肤。可见仅用单一分子量的透明质酸钠不能同时满足微针的生产和性能要求。

可溶性微针的制备过程主要通过将功能液注入微针模具，之后干燥、剥膜、裁剪而得。微针模具是微针生产成本、生产操作简便性的一个关键因素。目前，国内微针模具一般先是由微机电加工或者化学刻蚀制备的固体阳模微针之后,通过pdms复模得到阴模，将预混液灌注于阴模，干燥后而得。此工艺中，通过阳模复模为阴模过程复杂、对后续制备微针的生产加工带来不便，而且这些制备方法复杂、价格昂贵，导致微针产品的成本增加，针对消费者的售价也一直很高，降不下来。

近年来，国内对微针产品的制备进行了深入研究：其中公开号为cn103893018a的中国专利中涉及透明质酸钠微针，因为加入了超支化聚砜胺或聚酯，使其机械性能减低，而且在制备过程中不易脱模，微针成型差。公开号为cn102178616b的中国专利，一种玻尿酸微针贴膜及其制备方法，该微针贴膜由玻尿酸、胶原蛋白、多元醇、功效活性成分等组成，但该专利并没有涉及到玻尿酸的分子量，导致生产过程中注模困难。中国专利cn101687090b中提到透明质酸微针，但是该专利制备的微针除含有透明质酸外，还包含50%～70%的胶原蛋白。有文献报道，含有胶原蛋白的微针贴片刺入皮肤后，会引起炎症反应，并且该专利优选地分子量为40万以上的透明质酸钠，也不利于流延成膜或注入微针模具的微孔中。中国专利cn104027324a中提到由壳聚糖，胶原蛋白，透明质酸钠制备的微针，但该专利提供的制备方法工艺复杂，不适用于产业化生产。中国专利cn105078880a和cn201610913515所述的微针膜的组成中均加入了壳聚糖和透明质酸钠，但对何种规格的透明质酸钠没有明确限定，不能说明透明质酸的功能。中国专利cn107184417a中也提及了两种分子量的透明质酸钠共用，但没有考虑到抗菌性，另外该专利需要分别配制、浇筑针尖液和基底液，过程繁琐，不利于产业化生产。

综上所述，目前水溶性微针的制备过程尚未有一种能完整地考虑到安全性、实用性、美白抗衰老效果和优化生产路线的工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可溶性微针膜制备方法，该制备方法使用激光微加工的凹槽结构模具进行生产，生产过程操作简单方便，适宜规模化生产；模具能反复使用，利于降低成本。按其方法制备的可溶性微针膜的材料强度能满足使用要求。

本发明同时提供一种可溶性微针膜，具体地说是提供一种将现代公认的具有保湿、促修复功能的透明质酸钠和具有保湿、促修复、抗菌功能的水溶性壳聚糖组成新配方，并且添加其他功能成分，如甘油、戊二醇、己二醇、水溶性胶原蛋白、表皮生长因子、维生素c、米糠原液或熊果苷等的一种或多种，制备成具有保湿、促修复、抗菌、美白和抗衰老功能的可溶性微针膜。

本发明提供一种可溶性微针膜的制备方法，包括以下操作步骤：

a1）微针模具的制备:采用激光微加工系统，在特制的凹槽结构模具上进行激光微加工获得微针模具，该模具可反复使用；

a2)预混溶液的制备：将大分子量透明质酸钠、小分子量透明质酸钠、水溶性壳聚糖中的一种或多种与纯化水混合，搅拌溶解；溶解完全后向体系内加入其他功能物质，如甘油、戊二醇、己二醇、水溶性胶原蛋白、表皮生长因子、维生素c、米糠原液或熊果苷中的一种或多种，混合均匀抽真空去除气泡即得预混溶液；

a3）微针膜的浇模、成型：将预混溶液一次性灌注于特制的微针模具内，抽真空，之后烘箱干燥；

a4)脱模、封装、灭菌：剥离脱模即得可溶性微针膜，切割，封装，最后进行辐照灭菌。

本发明还对一种制备可溶性微针膜的模具进一步优化：该模具是采用由波长为355nm紫光的激光微加工系统，在一定的参数下对成型的凹槽结构模具进行激光微加工，通过调节激光功率和加工速度来调节微针长度、内部形态的锥度和光滑度，从而获得用于制备可溶性微针膜的模具，进一步对可溶性微针膜模具进行优化。

优选地，所述的成型的凹槽结构模具包括月牙形、长方形、方形、菱形、圆形或椭圆形，其凹槽高度为5～50mm，其凹槽内表面水平偏差1～100µm；

优选地，所述的微针模具的侧板（1）与微针阵列（2）距离为5～50mm，微针模具高度为10～100mm，微针模具宽度为50～1000mm；

优选地，所述的微针模具的材质包括不锈钢材料、聚四氟乙烯、硅胶、pdms。

本发明还提供一种可溶性微针膜主要由透明质酸钠、水溶性壳聚糖以及其他功能组分组成；

所述透明质酸钠为大分子量500～2000kda和小分子量10～100kda透明质酸钠中的一种或两种；

所述水溶性壳聚糖为羧甲基壳聚糖、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖硫酸酯、壳聚糖寡糖、类透明质酸壳聚糖的一种或几种；

所述其他功能组分是甘油、戊二醇、己二醇、水溶性胶原蛋白、表皮生长因子、维生素c、米糠原液或熊果苷的一种或几种。

所述可溶性微针膜的大分子量透明质酸钠、小分子量透明质酸钠、水溶性壳聚糖、其他功能组分的重量含量分别为0～3%：0～15%：0～3%：0～2%，剩余为纯化水的含量。

所述的微针组分按照本申请的一种可溶性微针膜的制备方法制备获得可溶性微针膜，具有以下特征：

优选地，所述微针为圆锥形、三角锥形、四角锥形、六角锥形、月牙形；

优选地，所述微针的长度为10～3000µm；

优选地，所述微针的底部直径为50～1000µm；

优选地，所述微针的间距为50～3000µm。

在本发明限定的规格条件下，能够使得本发明获得的可溶性微针膜及时迅速有效地将功效成分输入目标作用部位，起到保湿、促修复、抗菌、美白和抗衰老功能，同时本申请的可溶性微针膜具有较高安全性，不会引起感染。

综上所述，本发明的有益效果：

1、本发明提供的可溶性微针膜制备方法，为在激光微加工获得的、有凹槽结构的模具上进行灌注含有美容功效的不同组分的溶液，经浇模、成型、脱模、封装、灭菌，制备微针膜，该方法操作简单方便，适宜规模化生产；激光微加工获得的、有凹槽结构的模具能够反复使用，利于降低生产成本；按其方法制备的可溶性微针膜的材料强度能满足使用要求。

2、本发明中的一种制备可溶性微针膜的模具可以通过激光微加工系统制备而成，通过调节激光功率和加工速度来调节微针长度、内部形态的锥度和光滑度，使得本发明可以大幅简化工艺步骤，进一步降低成本，便于产业化生产，具有很强的实用性。

3、微针模具的凹槽高度为5～50mm，可用于装载制备微针膜的溶液，利于一次灌注；凹槽内表面水平偏差1～100μm，利于制备的微针膜平整、厚薄均匀；微针模具的侧板（1）与微针阵列（2）距离为5～50mm，便于微针膜干燥后的剥离。使用本微针模具制备微针膜，操作简单方便，适宜规模化生产。

4、本发明通过改变微针预混溶液的浓度和组分，克服了小分子量的透明质酸钠得到的微针膜机械强度不够；大分子量的透明质酸钠又因为粘度大流动性不好，无法得到结构均一的微针膜的问题，可以制备出强度和韧性好的可溶性微针膜。

5、本发明所用的小分子量透明质酸钠具有保湿、促修复、抗炎、抑菌作用，并且水溶性壳聚糖也保湿、促修复、抗菌作用，两者发挥协同作用，美容效果更佳。

6、本发明微针膜中的其他功能组分，甘油、戊二醇、己二醇起到更好的保湿作用；水溶性胶原蛋白、表皮生长因子具有良好的抗衰老作用，同时维生素c、米糠原液、熊果苷中起到良好美白的作用。

7、本发明微针膜的针体机械强度足够，能成功刺入皮肤角质层，能有效地将微针膜功效成分输入目标作用部位，起效迅速，可以起到明显的保湿、促修复、抗菌、美白和抗衰老效果。

附图说明

图1微针模具结构图。

图2制备的微针膜样品。

图3微针显微结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐释，所列举具体实施例仅为数个优选方式，其不应当理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1：

本实施例的可溶性微针膜主要功能为保湿、促修复和抗菌，具体制备步骤如下：

1、微针模具的制备:采用波长为355nm紫光的激光微加工系统，在特制含有凹槽结构的不锈钢模具上进行激光微加工，获得的微针模具针尖为圆锥形状，针尖的长度为100µm，针尖的底部直径为600µm，针尖之间的间距为300µm，平均每平方厘米微针针尖的个数约为300个；

2、预混溶液的制备：将大分子量透明质酸钠1g、小分子量透明质酸钠8g、羧甲基壳聚糖1g和纯化水89g混合，搅拌溶解；溶解完全后向体系内加入甘油1g，混合均匀抽真空去除气泡即得预混溶液；

3、微针膜的浇模、成型：将预混溶液一次性灌注于特制的微针模具内，抽真空，烘干干燥；

4、脱模、封装、灭菌：剥离脱模即得可溶性微针膜，切割，封装，最后进行辐照灭菌。

实施例2：

本实施例的可溶性微针膜主要功能为抗衰老、保湿、促修复和抗菌，具体制备步骤如下：

1、微针模具的制备:采用波长为355nm紫光的激光微加工系统，在特制含有凹槽结构的聚四氟乙烯模具上进行激光微加工，获得的微针模具针尖为圆锥形状，针尖的长度为150µm，针尖的底部直径为500µm，针尖之间的间距为600µm，平均每平方厘米微针针尖的个数约为144个；

2、预混溶液的制备：将大分子量透明质酸钠2g、小分子量透明质酸钠10g、壳聚糖盐酸盐1g和纯化水86.4g混合，搅拌溶解；溶解完全后向体系内加入水溶性胶原蛋白0.6g，混合均匀抽真空去除气泡即得预混溶液；

3、微针膜的浇模、成型：将预混溶液一次性灌注于特制的微针模具内，抽真空，烘干干燥；

4、脱模、封装、灭菌：剥离脱模即得可溶性微针膜，切割，封装，最后进行辐照灭菌。

实施例3:

本实施例的可溶性微针膜主要功能为美白、保湿、促修复和抗菌，具体制备步骤如下：

1、微针模具的制备:采用波长为355nm紫光的激光微加工系统，在特制含有凹槽结构的pdms模具上进行激光微加工，获得的微针模具针尖为圆锥形状，针尖的长度为200µm，针尖的底部直径为600µm，针尖之间的间距为700µm，平均每平方厘米微针针尖的个数约为100个；

2、预混溶液的制备：将大分子量透明质酸钠1g、小分子量透明质酸钠10g、壳聚糖盐酸盐3g和纯化水85.0g混合，搅拌溶解；溶解完全后向体系内加入米糠原液0.8g、熊果苷0.2g混合均匀抽真空去除气泡即得预混溶液；

3、微针膜的浇模、成型：将预混溶液一次性灌注于特制的微针模具内，抽真空，烘干干燥；

4、脱模、封装、灭菌：剥离脱模即得可溶性微针膜，切割，封装，最后进行辐照灭菌。

实施例4：

4.1膜的形态观察及硬度检测

将制备的微针膜置于40倍光学显微镜下，对微针形态进行观察，见表1；并且采用质构仪对不同实施例中的微针强度进行检测，结果见表1。

细胞毒性试验

依照gb/t16886.5～2003(直接接触法)规定的方法进行细胞毒性试验，见表1。

表1实施例1～3形态和性能检测

4.3抑菌试验

首先制备混菌培养基平板，用接种环分别挑取少许已培养好的金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌和大肠杆菌斜面培养基物于无菌生理盐水5ml中，制成菌悬液。取菌悬液1.0ml加到已灭菌干燥的培养皿中，加入冷却至50℃左右的普通营养肉汤琼脂培养基，摇匀，待充分冷凝后备用。然后进行抑菌试验，将样品膜剪切成1.0cm的圆片，贴于混菌培养基平板上，35～37℃倒置培养20～24小时，观察细菌生长情况，见表2。

表2实施例1～3抑菌实验结果

4.4微针膜抗衰老效果

对10名年龄45-60岁、有明显鱼尾纹（皱纹不能相互交叉，且主要皱纹至少2cm长）的自愿受试者的一侧鱼尾纹部位采用实施例2的微针膜进行治疗作为治疗组，另一侧鱼尾纹不进行治疗作为对照组的临床方案，治疗组每天早晚用微针膜治疗半小时，对照组不进行治疗，使用两周后对治疗组和对照组的鱼尾纹进行测量，统计分析后发现治疗组的鱼尾纹相对于对照组有明显的缩短，对照组鱼尾纹平均长度在2.6，对照组不进，而治疗组的鱼尾纹平均长度在1.7疗组的鱼尾纹。说明本发明专利的可溶性微针具有皮肤去皱的抗衰老功能。

微针膜美白效果

对36名自愿受试者皮肤按照国际照明学会规定的lab色度空间测量皮肤颜色（皮肤等级分类说明：按皮肤由浅至深分为i、ii、iii、iv、v共五个级别），对受试者按肤色分级后，将上述微针膜按压在受试者面部，4小时后揭除，每天使用一次，两周后观察美白效果：发现36名受试者皮肤均得到一定美白效果，具体结果见表3。

表3实施例1～3美白效果

需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。