一种DNA/PVA双网络水凝胶微针及其制备方法

本发明属于生物医用材料，特别是涉及一种dna/pva双网络水凝胶微针及其制备方法。

背景技术：

1、蛋白多肽、核酸等生物大分子药物在重大疾病防治中发挥极其重要的作用，已成为21世纪药物研发最具前景而又竞争激烈的领域之一。但由于其结构稳定性、病灶靶向性、生物屏障透过性等性质较差，临床上多为大剂量注射给药，途径单一，并且体内生物利用率低，甚至产生不良反应。因而，发展新技术和新方法，研究高效递送系统，优化药物剂型，以实现生物大分子药物的高效递送和适时释放，是当前的研究热点。

2、近年来，微针给药技术，尤其是基于可溶性微针的透皮给药技术，成为一种新兴的生物大分子药物递释方法。通过携带药物的微针刺入皮肤进行皮下给药，既使所载药物可突破皮肤屏障、局部吸收或进入全身循环，又具有无痛、微创、安全、便捷的优点，在需要局部性或频繁给药的药物使用上优势明显。然而，现有的可溶性微针主要由高分子材料构成，受限于其自身特性，仍然存在药物载量低、可控缓释能力弱、皮下代谢负担重等亟待解决的问题(lijing zhang,ranran guo,siqi wang,xiaotong yang,guixia ling,pengzhang.fabrication,evaluation and applications of dissolving microneedles.int.j.pharmaceut.2021,604,120749.；xiang chen,li wang,haojie yu,chengjiang li,jingyi feng,fazal haq,amin khan,rizwan ullah khan.preparation,properties andchallenges of the microneedles-based insulin deliverysystem.j.control.release 2018,288,173–188.)。

技术实现思路

1、本申请以核酸适配体药物为研究对象，设计新型可溶性微针实现高效药物递释，开展以dna基水凝胶为主体的可溶性微针的设计与构建，有望解决现有可溶性微针在药物载量、可控缓释、生物代谢等方面的问题，对可溶性微针材料、核酸药物递送新方法等研究领域具有积极的推动作用。

2、因此，本发明目的在于提供一种新的dna/pva双网络水凝胶微针制备方法，及其制备的微针。

3、本发明提供的dna/pva双网络水凝胶微针的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)pva溶液制备步骤：以双蒸水为溶剂，在20ml的双蒸水中，加入2g的pva粉末，搅拌温度50～80℃，搅拌3h并静置1h得到浓度为10％(w/v)的透明状溶液；

5、(2)dna寡核苷酸稀释步骤：将引物管离心(1000r/min～3000r/min)数分钟使dna聚集至管底，，在加入适量的双蒸水后，盖好管盖，水浴加热并漩涡震荡混匀，以使dna充分溶解，使dna浓度为3mm；

6、(3)dna/pva双网络水凝胶溶液制备步骤：混合步骤(1)和步骤(2)的溶液，添加50×tae/mg(mgac2)、3m kcl、h2o，混合均匀并离心得到用于制备微针针尖的溶液(记为solution 1，s1)。稀释步骤(1)的溶液至4％～6％，得到用于制备微针背衬层的溶液(记为solution 2，s2)；

7、(4)dna/pva双网络水凝胶微针制备步骤：包括将步骤(3)制备的微针溶液倒入pdms微针模具中，将模具放置在真空密封罐中，进行抽真空操作，真空度为-0.089，抽真空次数1～3次，抽真空时间每次30s～1min。除去抽真空产生的气泡并吸去多余的s1，重新回收。将模具放入30℃烘箱中烘干30min，随后取出模具并补加s2，将模具放置在真空密封罐中，进行抽真空操作，真空度为-0.089，抽真空次数2～3次，抽真空时间每次30s～1min，除去抽真空产生的气泡并补加s2至与模具表面齐平，将模具放入30℃烘箱中烘干3～5h。脱模，即获得本申请的dna/pva双网络水凝胶微针。

8、优选的，步骤(1)中，所述搅拌温度为70℃。

9、优选的，步骤(2)中，所述离心速度为2000～2500r/min，离心时间2min。

10、优选的，步骤(2)中，所述水浴加热温度为60℃。

11、优选的，步骤(3)中，所述s1、s2中pva的浓度为4％。

12、优选的，步骤(4)中，所述s1抽真空次数为3次，抽真空时间每次1min。

13、优选的，步骤(4)中，所述s2抽真空次数为2次，抽真空时间每次1min。

14、优选的，步骤(4)中，所述第二次烘干时间为4h。

15、需要说明的是，在制备s1时，混合溶液后dna的最终浓度为0.6mm，其中，dna浓度过低，不利于形成水凝胶以及水凝胶和pva的双网络结构，无法起到提高机械强度的作用；dna浓度过高，会导致形成的水凝胶过于粘稠难以和pva溶液混合均匀，也会使得在进行抽真空操作时液体无法顺利填满模具腔体。

16、还需要说明的是，本申请的制备方法中，脱模时使用的是3m透明敷料而不是镊子夹起，其中，使用镊子脱模时，当从模具一角脱出微针时，易造成针尖弯曲或断裂，且较小的贴片尺寸不利于拿取和放置。使用透明的3m敷料贴敷微针，可以在垂直方向拔出微针，保持微针针尖的完整性，且不影响在显微镜下观察微针，并且能够方便轻易拿取、放置和进行透皮操作。

17、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明所制备的双网络水凝胶微针载药量大，双网络的形成增加了微针机械强度，降低pva浓度至4％，在保证能够刺穿皮肤的前提下达到了体内代谢简单；dna水凝胶的形成使微针具有很好的缓释作用。制作过程操作简单，可批量化生产，与皮肤相容性好。

技术特征：

1.一种dna/pva双网络水凝胶微针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述kcl的浓度为2-4m，优选为3m。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述dna单链的浓度为3mm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述pva购自sigma-aldrich公司，分子量89000-98000，水合度99+%，配置浓度为4%（w/v）。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述负压真空处理的真空度为-0.095～-0.08，例如-0.089。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述阵列微针模具采用聚二甲基硅氧烷制备，微针尺寸为针高600μm，底部直径300*300μm，针尖距离600μm，数量阵列为15*15，微针贴片尺寸为11.7*11.7mm，凹槽深度为2mm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述固化成型的方式为冷冻干燥、真空干燥、风干、恒温干燥和引发剂紫外交联聚合中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述脱模包括，在烘干成型后，采用皮肤生物相容性好、粘附性好的生物膜与阵列微针模具中的微针粘连，通过粘连进行脱模。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述生物膜为3m透明敷料，尺寸规格为4.4*4.4cm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的dna/pva双网络水凝胶微针。

技术总结
本申请公开一种DNA/PVA双网络水凝胶微针的制备方法及其得到的双网络水凝胶微针。其制备方法包括：（1）在DNA中加入PVA混合均匀，再加KCl以形成凝胶，离心得到凝胶母液；（2）将凝胶母液倒入聚二甲基硅氧烷模具中，负压抽真空使凝胶母液填满模具，去除多余凝胶母液，烘干成型，脱模，获得DNA/PVA双网络水凝胶微针。本申请的制备方法，在微针材料选择上使用了DNA/PVA的混合材料，DNA水凝胶的加入与PVA形成双网络结构，增加微针机械强度，使得PVA的浓度可减少至4%（w/v）时也能有很好的透皮效果，降低材料体内代谢负担，且微针具有很好的缓释作用。制备过程操作简单，可批量化生产，与皮肤相容性好，载药量大。

技术研发人员：赵洁旻,冯昕瑜,张玲玲,侯辉,崔笑
受保护的技术使用者：安徽医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15