Çözücü Döküm Tekniği ile Üretilen Eriyen Mikro İğne Dizisi Yamaları ve Mikro İğne Tabanlı Biyomedikal Cihazların Temel Karakterizasyonu

Araştırmalarımız esas olarak nano ve mikro sistemler, örneğin mikro iğne tabanlı cihazlar kullanılarak cilt ilacının optimizasyonuna odaklanmaktadır. Bu çalışma, çözünen mikroiğnelerin hazırlanması için uygulanabilir ve tekrarlanabilir bir yöntem sunmaktadır. Başlamak için, DMAP'ların bileşen maddelerinin sulu kolloidal dispersyonunu uygun miktarda suda çözerek hazırlayın.

Karışımı kuvvetli karıştırarak eşit bir dispersiya elde edin. Polimerlerin gece boyunca minimum şekilde karıştırılmasına izin verin, böylece tam dağılım sağlanır ve bu uzun süreli karıştırma döneminde hava kabarcıklarının dağılmasına izin verin. Hava kabarcıkları devam ederse, polimerik dispersyonu 1000 G'de beş dakika boyunca 25 derece Celsius'ta santrifüj yapın.

İstenilen konsantrasyonda kargoyu polimerik dispersyona ekleyin ve karışımı yeni hava kabarcıkları olmadan homojen hale gelene kadar ılımlı şekilde karıştırın. Şimdi, kalıpları kuyulara yerleştirmek için modelleme kil veya diş çimentosu kullanın ve PDMS kalıplarını 12 kuyu plakasına atabilirsiniz. Sonra, ilaç yüklü polimerik karışımdan 20 mikrolitre PDMS kalıplarına döküm.

Plakayı santrifüja yerleştirin ve 3000 G'de 25 derece Celsius'ta beş dakika boyunca spin yapın. Şimdi, plakayı 180 derece çevirin ve santrifüjü tekrarlayarak tüm iğne benzeri boşlukların dolmasını sağlayın. Sonrasında, pipet kullanarak, kalıplardan fazla ilaç yüklü polimerik dispersyonu dikkatlice çıkarın.

İlaçla doldurulan polimerik dispersyonu kalıplarda 600 milibar vakumda 30 dakika boyunca 25 derece Celsius sıcaklıkta kurutun. DMAP cihazının temel plakasını oluşturmak için ilaçsız yüksek konsantre polimerik bir dispersion hazırlayın. Kullanımdan önce dispersiyanın homojen olduğundan emin olun.

Sonra, ilaçlardan arındırılmış polimerik dispersyondan 50 mikrolitre PDMS kalıplarına dökülür. Plakayı santrifüja yerleştirin ve iki kez döndürün, orta nokta plaka döndürülmesi 180 derece olur. Santrifüjlemeden sonra, her kalıba 100 mikrolitre dispersyon ekleyin, ardından 12 saat sonra taban plakasına ek 50 mikrolitre eklenir.

DMAP'ları PDMS kalıplarında oda sıcaklığında kuru bir sütücüde üç ila beş gün boyunca kurumaya bırakın. PDMS kalıplarından DMAP'ları penslerle dikkatlice sürün. Alternatif olarak, kalıplardan DMAP'ları scotch selüloz bantla soyabilirsiniz.

Pozitif basınç yöntemi için, ilaç yüklü polimerik karışımdan 150 mikrolitre PDMS kalıplarına döküp bir basınç tankına yerleştirilin. Basınç tankını üç ile dört bar arasında bir basınca ulaşana kadar hava ile doldurun. Bu basıncı en az 15 dakika boyunca koruyun.

DMAP'ları iğne benzeri çıkıntıları ayırt etmek için uygun büyütme ile mikro kamera ile görselleştirin. Bireysel mikroiğneleri net bir şekilde çözmek için odaklığı ayarlayın. Sonra, DMAP'ları bir destek cihazına bağlayarak mikroiğne benzeri projeksiyonların morfolojisini ve uzunluğunu optik mikroskopiyle görselleştirin.

DMAP'ların mekanik özelliklerini, cihazı ticari olarak mevcut bir DMAP aplikatörüne yerleştirerek değerlendirin. Uygulayıcıyı 30 saniye boyunca paslanmaz çelik düz bir yüzeye sıkıştırın. Sıkıştırmadan sonra, mikro iğne benzeri projeksiyonların uzunluğunu kaydedin ve sıkıştırmadan önceki ve sonrası uzunlukları karşılaştırarak deformasyon yüzdesi hesaplanın.

Daha sonra, olefin tipi malzemeden yapılmış termoplastik tabakalara dayalı geçici yapay cilt yöntemiyle DMAP'ların ön yerleştirme kapasitesini belirleyin. DMAP cihazını, paslanmaz çelik yüzeye uygulanan aynı sıkıştırma koşullarını kullanarak sekiz bağlı levhaya sıkıştırın. Şimdi, daha önce kesilmiş ve dikkatlice kesilmiş insan, domuz veya kemirgen derisi eksplantları kullanarak DMAP'ların ex vivo yerleştirme kapasitesini belirleyin.

Deriyi bol suda bir ila iki dakika bekleterek temizleyin. Temiz deri ekstektorumunu, stratum corneum tarafı yukarıya bakacak şekilde alüminyum folyo sarılmış köpük malzemeye yerleştirin. Daha önce tanımlanan aynı sıkıştırma koşullarını kullanarak yerleştirmeye devam edin.

DMAP'ları mikro iğne uçlarının çözünmesine kadar deride yerleştirilmiş bırakın ve cihazın çözünme sırasında ciltle temas halinde kalmasını gözlemleyin. Franz-Diffüzyon hücre sistemi kullanarak ex vivo ilaç cilt biriktirme ve emilimini belirleyin. Daha önce bahsedilen kesme ve temizleme işlemiyle cilt eksplantasyonunu hazırlayın ve DMAP'ları cilt yapısına 30 saniye boyunca yerleştirin.

Franz-Diffüzyon hücresinin donör odasını uygun miktarda siyanoakrilat kullanarak cilde yapıştırın. Yapıştırıcının tamamen kurumasına izin verin, ardından cilt donör odası kompleksini uygun kelepçelerle reseptör odasına bağlayın. Son olarak, standart difüzyon hücre protokolüne göre örnekleme işlemi devam et.

Üretilen DMAP'lar, mikroiğne benzeri projeksiyonların başarılı şekilde oluşmasıyla homojen bir görünüm sergiledi ve renk boyası projeksiyonlar içinde lokalize oldu, temel plaka ise ilaç içermemişti. Optik mikroskopi, mikroiğne benzeri projeksiyonların keskin uçlara sahip olduğunu ve sıkıştırmadan önce deformasyon olmadığını ortaya koydu. Sıkıştırmadan sonra, mikroiğne benzeri projeksiyonlarda yapıda görünür bir deformasyon görülür.

Yapay bir cilt modelinde, DMAP'lar termoplastik tabakayı başarıyla delerek görünür delikler oluşturdu. Termoplastik modelin farklı katmanlarında açılan delik sayısı, mikro iğne yerleştirme derinliğiyle korelasyonluydu. Ex-vivo fare derisi eksplantları, yerleştirildikten sonra iç deri katmanlarında ilerleyici bir şekilde boyulduğunu gösterdi; bu, zamanla DMAP çözünmesiyle tutarlıdır.

Eosin hematoksilin boyama ile histolojik muayene, cilt kesitlerine mikroiğne benzeri çıkıntıların yerleştirildiğini doğruladı. Franz-Diffüzyon hücre düzeni, ilaçların deri eksplantları yoluyla difüzyonunu değerlendirmek için kullanıldı ve donör odası, deri ve reseptör odasının net görselleştirilmesiyle elde edildi. Bu protokol, çözünen mikroiğne cihazlarının üretimi için temel bir rehber sunar ve araştırmacıların tasarım, performans ve biyomedikal uygulama potansiyellerini keşfetmesini sağlar.

Önemli bir zorluk, kargo uyumluluğunu polimer matris ile sağlamaktır. Bazı yükler malzemenin özelliklerini etkileyebilir veya mikro iğne performansını olumsuz etkileyebilir. Gelecekteki çalışmalar, bu protokolü belirli ilaçlar ve polimerlere uyarlayabilir, mikro iğne hazırlamayı optimize edebilir ve tedaviler ile biyomedikal kullanımlar arasında uygulamaları genişletebilir.