Dit artikel introduceert een unieke methode voor het vervaardigen van meestermallen met een luchtventilatiegat om luchtinsluiting tijdens het gieten van viskeuze polymeer te voorkomen, waardoor de fabricage van gelatine-micronaalden met scherpe punten mogelijk is. Door het gietvolume van gelatine met hoge viscositeit te verminderen, konden ook dunnewandige, holle piramidevormige micronaalden worden vervaardigd.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Fabricage van een hoofdmal voor micronaalden met een micron-groot luchtventilatiegat
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Micronaalden (MN's) zijn een nieuw medicijnafgiftesysteem dat op een minimaal invasieve manier door de huidbarrière kan dringen om medicijnen toe te dienen. Omdat ze minder pijnlijk zijn dan injecties en gemakkelijk te gebruiken, worden ze steeds meer toegepast in de cosmetische en farmaceutische sector. Conventionele MN-fabricage houdt in dat je een mastermal maakt en vervolgens MN's in die mal produceert. De belangrijkste methoden voor het vervaardigen van de mastermal omvatten micro-elektromechanische systeemprocessen, metaalbewerking en 3D-printen. De grootste zwakte van meestermallen die met deze methoden worden geproduceerd, is echter dat lucht gevangen kan raken in de mal tijdens het gieten van het zeer viskeuze polymeer dat wordt gebruikt om MN's te maken. Daardoor vormen de MN-tips mogelijk niet volledig. Bij MN-arrayfabricage kan dit de betrouwbaarheid van de MN-structuren verminderen. Deze studie stelt een oplossing voor luchtinsluiting waarbij een microschaal luchtventilatiegat (AVH) aan de punt van de mastermal wordt gevormd. De AVH laat lucht ontsnappen, maar voorkomt dat de viskeuze vloeistof tijdens het uithardingsproces ontsnapt. Omdat conventionele metaalbewerking of 3D-printmethoden resolutiebeperkingen hebben, werd siliciummicrobewerking gebruikt om de AVH-uitgeruste mastermal te maken. De zijlengte van de gefabriceerde AVH varieerde van 1,4 tot 7,0 μm. Met deze mal hebben we met succes 375 μm-hoge gelatine-MN's met scherpe punten vervaardigd. Bovendien werden door het aanbrengen van het volume van de aangebrachte gelatine te beheersen, dunne holle piramidevormige MN's met 23 μm dikke wanden en een interne holtevolume van 0,027 μL gefabriceerd. Omdat de AVH-uitgeruste mastermal zowel wateroplosbare als wateronoplosbare MN's mogelijk maakt, zou deze kunnen dienen als een next-generation hoogefficiënt geneesmiddelafgiftesysteem voor toepassingen in cosmeceutische en biomedische velden.
Inleiding
Microneedles (MN's) zijn een nieuw geneesmiddelafgiftesysteem dat in staat is om de huidbarrière niet-invasief te penetreren om medicijnen toe te dienen. Deze methode overwint de lage biobeschikbaarheid van orale toediening en het pijn- en infectierisico van injectie-gebaseerde toediening1. Met hun eenvoudige gebruik en hoge patiëntcompliance hebben MN's een groeiende toepassing gezien in cosmetica2, vaccins3, biomarkermonitoring4 en polymeergeneesmiddelafgifte5.
Fabricagemethoden in Minne....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Werken in een gecontroleerde, schone omgeving en het kalibreren van alle apparatuur vóór start zijn essentieel. Het gebruik van speciale gereedschappen voor elke stap om kruisbesmetting te voorkomen en zich aan de gespecificeerde bak- en afkoeltijden te houden, evenals het volgen van de protocolstappen in volgorde. De reagentia en de gebruikte apparatuur worden vermeld in de Materiaaltabel.
1. Silicium meestermalfabricage
- Voer Piranha-reiniging uit op een 4 inch, 525 μm dik N-type (100) dubbelzijdig gepolijst (DSP) siliciumwafer (H2SO4 + H<....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Deze studie introduceerde een mastermal met een AVH om de fabricage van MN's met scherpe punten mogelijk te maken, wat een afwijking betekende van het gebruik van conventionele mastermallen. Met behulp van hoogprecisie-siliciumetsering hebben we met succes de AVH-uitgeruste hoofdmal vervaardigd en daar MN's van geproduceerd. De vervaardigde siliciummastermal werd gefotografeerd met veldemissie scanning elektronenmicroscopie (SEM), en de vervaardigde MN's werden waargenomen met zowel digitale microscopie als veldemissie-S.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Deze studie vervaardigde een silicium mastermal met een AVH met dubbelzijdige etsen om luchtinsluiting te voorkomen terwijl deze werd gevuld met een viskeuze polymeer, waardoor volledige vulling tot aan de MN-tip werd bereikt en de vorming van scherpe, uniforme MN's mogelijk werd. Een belangrijke factor voor de juiste tipvorming is de grootte van de AVH die door de backside etch wordt gecreëerd. Gezien de variatie in de dikte van de siliciumwafer (±25 μm) is het lastig om de backside etc.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door een subsidie van de Korea Innovation Foundation (INNOPOLIS), gefinancierd door de Koreaanse overheid (Ministerie van Wetenschap en ICT) (subsidie nr. NTIS-2710084968), door het Commercialization Promotion Agency for R&D Outcomes (COMPA) gefinancierd door het Ministerie van Wetenschap en ICT (subsidie nr. RS-2024-00423871 om de ontwikkeling van intellectueel eigendom te ondersteunen en de commercialisering/industrialisatie van touch-off micronaaldproductietechnologie), en door het Regional Innovation System Education (RISE)-programma via het RISE Center, Gyeongsangnam-do, gefinancierd door het Ministerie ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| cleanroom wipe | Asahi Kasei | BEMCOT M-3 | 25 mm × 25 mm |
| conical centrifuge tube | Corning | 352070 | 50 mL |
| dicing saw | DISCO | DAD-3220 | spindle 30.000 rpm, feed 50 mm/s, exposure = 4× blade thickness, DI-water coolant 0,5 L/min |
| digital microscopy | Hirox | KH-7700 | Gebruikt met een MXG-5040RZ cameralens |
| disposable syringe | Korea Vaccine | KOVAX-SYRINGE | 1 mL & 10 mL |
| distilled water | Samchun Pure Chemical | 000W0054 | |
| double-sided non-woven tape | 3M | ID-8370S | 0,16 mm dikte |
| field-emission SEM | Hitachi High-Tech | S-4300SE | |
| gelatin powder | Sigma-Aldrich | G1890 | Uit varkenshuid, Type A, poeder, gelsterkte ~300 g Bloom |
| greaseproof paper | PT. Parisindo Pratama | 100 mm × 100 mm | |
| ICP etcher | Oxford Instruments Plasma Technology | PlasmaPro 100 Cobra | |
| mask aligner | PRO Win | M-150 | |
| methanol | Sigma-Aldrich | 34860 | |
| micropipette | PZ HTL S.A. | 4045-DV | 20–200 µL |
| microscope slides | Paul Marienfeld GmbH & Co. KG | Marienfeld Superior | 76 mm × 26 mm × 1 mm |
| oven | Jeio Tech | OF-02G | |
| petri dish | SPL Life Sciences | 10150 | 150 mm × 20 mm |
| precision balance | RADWAG Wagi Elektroniczne | WTC 200 | |
| PR-stripper | Merck | AZ 100 Remover | Product No. 1000100 |
| S/T spoon | Korea Material Science | 20 cm | |
| tweezers | Ideal-tek S.A. | 2AB.TA | |
| vacuum desiccator | iNexus | IN-VS | 260 mm × 260 mm × 100 mm, 6,7 L |
| vacuum pump | Rocker Scientific | Rocker 300 | |
| vortex mixer | DAIHAN Scientific | VM-10 | |
| water bath | Hanbaek Scientific | HS-205WS | 330 mm × 300 mm × 150mm, 15 L |
Referenties
- Prausnitz, M. R., Langer, R. Transdermal drug delivery. Nat Biotechnol. 26 (11), 1261-1268 (2008).
- Shin, J. Y., Han, D., Yoon, K. Y., Jeong, D. H., Park, Y. I. Clinical safety and efficacy evaluation of a dissolving microneedle patch having dual ant....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
