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微针是一种可以替代传统的皮下注射器和透皮贴片的新型给药工具,具有无痛微创、方便使用、意外针刺风险低等优点,可以输送大分子量药物。聚合物微针以其良好的生物相容性、生物可降解性、低成本及易于批量化生产等优势,有望成为未来透皮给药的主要方式。基于模具的微热压印技术具有加工成本低、工艺过程相对简单、复制精度较高等优点,但适用于制备聚合物微针的微热压印工艺还有待优化。本文以聚合物微针为研究对象,重点研究了聚合物微针单体结构及微针系统设计和微热压印技术制备聚合物微针工艺。主要研究内容如下:(1)结合人体皮肤结构,并考虑到微针的刺入特点,设计了圆锥形实心微针和空心微针,微针高度为55μm,顶部直径为50μm,底部直径250μm,空心微针孔道直径为30μm;对设计的微针进行了受力分析和强度校核,验证了两种结构微针在理论上的可靠性;对两种空心微针给药系统进行了概念设计。(2)借助DEFORM 2D对聚合物微针微热压印填充过程进行数值模拟。结果表明,非封闭微热压印会出现明显的边缘效应现象,设计的凸形流动坝结构能显著改善边缘效应,一致率最大可提升22.1%;在特定的热压印温度和热压印压力条件下,随着热压印时间的推移,聚合物填充速度逐渐减小,直到趋于零;在所研究的工艺范围内,热压印温度或热压印压力越大,微针型腔填充高度越大。(3)对微热压印技术制备聚合物微针进行了实验研究。实验结果表明,在所研究的工艺范围内,热压印温度或热压印压力越高,微针高度越高。热压印温度和热压印压力对微针高度的影响与仿真结果一致。达到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)实心微针设计高度的工艺条件为(热压印温度,热压印压力):(120℃,12.78MPa)、(124℃,10.00MPa)、(124℃,12.78MPa)。聚乳酸(PLA)微针高度达到0.5mm以上的工艺条件为:热压印温度T≥120℃且热压印压力P≥16.75MPa。设计的微热压印辅助装置,不仅可以弱化边缘效应现象,还可以提高微热压印效率,可将热压印周期缩短10-20分钟。(4)进行了 PMMA微针猪皮促渗效果测试实验。结果表明,用微针处理过的猪皮比未处理过的猪皮水分散失速率更大,从实验开始时的水分含量相差不足1%,提高到实验2小时后最大相差9.6%;刺入比人体皮肤更厚的猪皮,施加压力达到60N时,微针阵列依然保持完好,说明所制备的微针能够安全有效的应用于人体皮肤透皮给药。