本发明涉及微针，尤其是涉及一种蚕丝微针及其制备方法。
背景技术：
：微针(microneedles)一般是一种针高在100μm以上的微米级针状结构阵列，材料主要是金属、硅、陶瓷、聚合物等。由于微针实现的经皮给药相对注射减小了疼痛感可以实现无痛经皮给药，而相对口服给药避免了肝脏的首过效应以及胃肠的消化吸收，并且微针经皮给药可以大大提高药物的经皮渗透性，微针已广泛应用于美容、医疗给药及组织检测等生物医学领域。微针在生物医学领域常常用作药物递送，这需要微针具备很好的力学强度可以刺入皮肤，很好的韧性不会断裂在皮肤中，很好的生物相容性，也要求微针有更多的载药量及载药种类。中国专利cn205948285u提到一种金属微针的制备，利用硅基板上制出凹棱锥，之后在下凹棱锥上制出厚胶电镀涂层，在厚胶电镀涂层上蒸镀上金属导电层和电镀层得到金属微针图形层，最后去硅基板处理得到金属微针结构。金属微针一般具有短期生物耐受性，一般具备很好的力学性能，但是金属微针在载药时一般只能通过表面涂层的方法，这就使得金属微针存在载药量有限的缺点。中国专利cn104117136a公开具有药槽的金属微针阵列、微针经皮给药贴片及器件，先发明具有药槽的金属微针，再部分切除金属管，得到的这种微针可以增大载药量并防止药物涂抹于表面而造成的体外脱落。但是这种金属微针制作难度增加。现在市场化的微针还有硅微针，如中国专利cn106730309a发明了一种硅微针基板及其制备方法，硅基板净化后，在硅基板的两面生长二氧化硅膜，然后在二氧化硅膜上面遮盖上带有实体图形的掩膜板，经过光刻、曝光将掩膜板上的实体图形转移到二氧化硅膜上，再利用湿法刻蚀硅基板制得针尖和针体，然后用boe腐蚀去掉多余的二氧化硅膜得到硅微针基板。虽然这种制备方法成本低也比干法蚀刻简单，但是硅微针的生物相容性并不理想，硅微针不具备生物可降解性，硅微针具有脆性由于操作不当可能出现针体断裂从而引起过敏。有中国专利cn106581849a提出了一种防过敏的单晶硅微针，在单晶硅制得的纳米针管上镀有金层，提供了良好的防断裂和防过敏效果。虽然解决了硅微针普遍存在的断裂引起过敏的问题，但也使得成本提高，制备更加复杂。相比硅微针，陶瓷微针具有强度高不易断穿刺效果好的优势，并且陶瓷微针也有很好的生物兼容性。如中国专利cn106187126a发明了一种陶瓷微针晶片及其制备方法，先加工出带有阵列分布的导致针状凹陷的母版，将混合好的晶片原料涂敷在母版表面，将原料混合物烧结成型得到晶片。得到的陶瓷微针的力学强度高，可以很好刺穿皮肤，然而二氧化硅具有熔点高，熔液粘度大，存在熔化困难，热耗大的缺陷。此外，陶瓷微针的载药能力也是有限的。多数聚合物具备了生物相容性，生物可降解性以及很好的韧性不容易断裂，并且一些聚合物微针的制作只需常温即可，所以可以将药物混入原材料溶液制备微针，既增大了载药量也不会影响药物活性。如中国专利cn106902453a发明了一种针体可溶而基底不可溶的微针制备方法，在室温下配制高分子水溶液，并利用微针模具，形成可溶的针体层，从而提高了微针给药效率。但是高分子或者聚合物微针也面临一个问题，就是相比金属微针及硅微针，聚合物微针的断裂强度低，在医疗或美容给药时不容易刺入皮肤或者刺入皮肤存在插入比不够高的问题。所以需要通过提高力学强度来解决聚合物微针的皮肤刺入比低的问题，如中国专利cn106619480a中提到了一种新型聚合物微针阵列及其制备方法，利用透明质酸、胶原蛋白、壳聚糖乳酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、泊洛沙姆、聚乙二醇聚乙烯醇共聚物、硫酸软骨素中的至少两种混合物组成，经过制备原材料溶液，原溶液的浇筑，加热固化和脱模步骤，完成新型聚合物微针的制备，在该专利中参入了硫酸软骨素来提高机械强度便于刺入皮肤。但是聚合物微针的制备需要硫酸软骨素的成本较高，并且插入比仍不能保证百分百并且其插入深度依旧不能保证。中国专利cn106474620a利用模板法制备出药物控缓释微针贴片，该专利提到了交联明胶，用到了京尼平或戊二醛做化学交联剂，可以发现交联后的微针的力学强度有提高虽然可以保证插入猪皮但是却存在插入深度不均匀的问题，并且明胶的使用成本高。蚕丝蛋白作为一种天然的蛋白，蚕丝独特的机械性能、良好的生物相容性和生物可降解性已逐渐显露优势。近年来，为了满足生物医用器件和美容等领域的应用需求，也有研究用蚕丝蛋白制作微针。国际专利wo2016155082a1公布了一种制备溶胀性丝素蛋白微针给药系统及其制备，利用pdms阴模板，将小分子溶胀剂加入丝素蛋白之后倒入pdms阴模板得到可溶胀的蚕丝微针。但是蚕丝蛋白微针作为高分子微针相比金属微针或硅微针的力学强度低，刺入皮肤仍存在问题，况且蚕丝中的丝素蛋白可以通过调控其蛋白的二级结构来提高其断裂强度。konstantinostsioris等(konstantinostsioris,waseemk.raja,eleanorm.pritchard,etal.fabricationofsilkmicroneedlesforcontrolled-releasedrugdelivery[j].adv.funct.mater，2012,22:330–335)利用微模板法，将pdms倒入铝膜板制备出pdms的阴模板，之后将混有药物的蚕丝溶液倒入pdms阴模板，得到蚕丝微针，再利用水蒸气处理调控蚕丝蛋白中α螺旋向β折叠的转变进而实现蚕丝微针给药的控缓释。而其中的水蒸气处理在增加β折叠的同时也提高了力学强度，但是其插入比仍有待提高。中国专利cn103260693a提到了水蒸气退火，甲醇溶液等方法后处理，达到控制丝素蛋白中β折叠结构的含量，从而使微针不溶于水实现药物缓释。但是该专利提到的水蒸气处理时间长，增加了生产时间且没有达到最好的力学强度。又如中国专利cn103800998a中采用超声震荡处理丝素蛋白溶液，促使丝素蛋白溶液预结晶，这种预结晶的丝素蛋白溶液在进入模具后，会在数分钟内凝胶，形成丝素蛋白凝胶微针，此凝胶微针在真空干燥箱中缓慢干燥形成干凝胶，具有极高的强度，容易刺入皮肤，该专利利用的超声震荡，处理条件温和，不需添加化学交联剂，不影响丝素的生物相容性，成形后的微针强力及硬度可以保持。但是超声需要在20～50℃，这个温度如果超声前将药物混入经超声时的这个温度可能会使酶类活性降低可能会限制载药的种类，而超声后溶液粘度增大会导致药物混不均匀。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供可提高蚕丝微针的力学强度，采用化学交联和物理交联双重协同作用的方法，制备过程简单温和，成本低，可以大量载药，制作出的蚕丝蛋白微针的强度高，易于穿刺皮肤，插入比超高，具有韧性不易断裂，且具有很好生物相容性和生物可降解性的一种蚕丝微针及其制备方法。所述蚕丝微针包括化学交联剂和蚕丝溶液，所述化学交联剂为戊二醛、香草醛等醛类或者重氮盐类，化学交联剂加入蚕丝溶液中，制成蚕丝微针后进行水蒸气处理。所述蚕丝微针的组成中包括丝素蛋白，所述丝素蛋白可包括家蚕丝、柞蚕丝等中的一种。所述蚕丝微针单根针的断裂强度可达未经处理微针的5倍以上，所述蚕丝微针的针高可为100～500μm。所述蚕丝微针相比未经处理的纯蚕丝微针的单根针的断裂强度为0.24～0.35n，单根针的断裂强度达到1.71～2.45n，提高了5倍以上。所述蚕丝微针的制备方法包括以下步骤：1)将蚕茧经过脱胶、溶解、透析，或经反透析，得蚕丝溶液，质量浓度为5％～12％；2)将化学交联剂，用水稀释至质量百分浓度为1％，得1％化学交联剂溶液；3)将pdms倒入已准备好的微针模板，利用微模板法制备pdms阴模板；4)将步骤1)得到的蚕丝溶液和步骤2)得到的化学交联剂类溶液混合，利用微模板法倒入步骤3)得到的pdms阴模板，制得交联的蚕丝微针；5)将步骤4)得到的交联的蚕丝微针进行水蒸气处理，即得蚕丝微针。在步骤2)中，所述化学交联剂可采用戊二醛、香草醛等醛类的醛基，通过与丝素蛋白的氨基发生缩聚反应的醛类化学交联剂，以及与丝素蛋白络氨酸中的芳香环发生偶联反应的重氮盐中的至少一种可以与丝素蛋白发生化学交联的化学交联剂。在步骤3)中，所述微模板法为先用pdms倒入准备好的铝模板、不锈钢模板、钛模板等金属类微针模板或硅微针模板中的至少一种，模板针高100～500μm的至少一种微针模板，制备出阴模板，之后将混合戊二醛的蚕丝溶液倒入阴模板制备蚕丝微针。在步骤5)中，所述水蒸气处理的温度可为94～97℃，水蒸气处理的时间可为100～120min。本发明利用可以与丝素蛋白络氨酸中的苯环交联的重氮盐类和可以与丝素蛋白氨基反生化学交联的醛类物质作为丝素蛋白的化学交联剂，通过制备蚕丝微针，并用水蒸气处理，从而得到了高强度蚕丝微针。蚕丝溶液经化学交联后利用微模板法制备蚕丝微针再用水蒸气处理进行物理交联。与现有技术相比，本发明具有制得的蚕丝微针强度更高，韧性好，稳定性好，制作过程简单，成本低，可塑性强的优势，将蚕茧经过脱胶、溶解、透析，或经反透析，得蚕丝溶液，质量浓度为5％～12％；在生物医疗和美容领域有着广泛的应用前景。附图说明图1为实施例1的高强度蚕丝微针的压缩测试图。图2为实施例1的未经处理的纯蚕丝微针的压缩测试图。图3为实施例1的高强度蚕丝微针的扫描电子显微镜图。图4为实施例2的高强度蚕丝微针的扫描电子显微镜图。具体实施方式下面通过实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。实施例1a、戊二醛溶液的稀释将25％wt戊二醛溶液稀释为1％wt的戊二醛溶液，作为化学交联剂。b、蚕丝溶液的制备脱胶：取15g蚕茧，先用温水泡30min，重复泡3遍，将经温水泡过的蚕茧、16g碳酸氢钠和3l去离子水，加热至沸腾，维持35min，反复3次。然后放入4.5l蒸馏水中浸泡、磁力搅拌30min，反复3次。将脱胶后的蚕丝，放置于60℃烘箱烘干。溶解：取5g脱胶后的蚕丝，按1︰6的比例加入溴化锂溶液，放置于60℃烘箱中4h充分溶解。透析：将溶解后的蚕丝溶液放在透析袋中用去离子水透析48h(间隔2h换一次水)，得到浓度为6.3％的蚕丝溶液。c、蚕丝溶液的交联取215μl上述稀释好的戊二醛溶液，10ml的蚕丝溶液，将两者混合进行交联。d、蚕丝微针的制备将pdms倒入微针的原始的针高为100μm的硅微针模板之后得到pdms阴模板，再将交联的蚕丝溶液倒入pdms阴模板晾干得到蚕丝微针。e、将上述蚕丝微针水蒸气95℃处理100min，得到高强度蚕丝微针。检测结果见表1。表1检测项目实施例1实施例2单根针的断裂强度(n)2.451.71实施例2a、戊二醛溶液的稀释将25％wt戊二醛溶液稀释为1％wt的戊二醛溶液，作为化学交联剂。b、蚕丝溶液的制备脱胶：取10g蚕茧、10g碳酸氢钠和2l去离子水，加热至沸腾，维持40min，反复3次。然后用蒸馏水冲洗几遍，放入4.5l蒸馏水中浸泡、磁力搅拌40min，反复2次。将脱胶后的蚕丝，放置于60℃烘箱烘干。溶解：取5g脱胶后的蚕丝，按1︰6的比例加入溴化锂溶液，放置于60℃烘箱中4h充分溶解。透析：将溶解后的蚕丝溶液放在透析袋中用去离子水透析48h(间隔2h换一次水)，得到浓度为7.7％的蚕丝溶液。c、蚕丝溶液的交联取215μl上述稀释好的戊二醛溶液，10ml的蚕丝溶液，将两者混合进行交联。d、蚕丝微针的制备将pdms倒入微针的原始的针高为200μm的硅微针模板之后得到pdms阴模板，再将交联的蚕丝溶液倒入pdms阴模板晾干得到蚕丝微针。e、将上述蚕丝微针水蒸气96℃处理110min，得到高强度蚕丝微针。检测结果见表1。参见图1和2，从图中可以看出所制备的化学交联后水蒸气处理的高强度蚕丝微针与纯的蚕丝微针比较，具有断裂强度高，韧性好的力学性质。参见图3和4，从图中可以看出所制备的化学交联后水蒸气处理的蚕丝微针的尺寸基本可以通过控制模板尺寸实现，针高可以在100～500μm之间。当前第1页12