药物的给药途径对治疗效果有着举足轻重的作用。口服给药中药物会刺激胃肠粘膜,大量药物会被肝脏的“首过”效应灭活,药物会受到胃酸的作用而影响药效;皮下注射给药高效且准确,但需专业人员操作、会引起心理恐惧、感染等问题,具有安全风险和不舒适感。皮肤是人体最大、最易接触的器官,覆盖整个身体表面,具有感觉、调节体温、保护、排泄、分泌等功能,同时也是局部和全身重要的药物应用部位,但可穿透皮肤的药物通常为亲脂和小分子型药物,大多数局部给药的药物不具有穿透角质层的能力。微针(100μm-1000μm)的三维微结构可刺穿角质层并产生瞬态微通道,可增加药物的渗透性和吸收力,不会刺激真皮中的血管和神经纤维,可将各种分子以微创方式输送到皮肤中,该法可避免口服给药中肝脏的“首过”灭活效应以及注射给药引起的疼痛、恐惧感,弥补了药物难穿透角质层而导致药效低的不足。因此,聚合物微针为治疗设备功能化和应用提供了途径。本论文针对目前聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)微针在制备方面存在的一些问题,开发了具有普遍适用性的微针加工技术;采用紫外(UV)光聚合法构建了一系列PEGDA基微针,并对微针的表面形貌、力学性能及释药机理等性能进行研究。论文的主要研究内容与结果如下:1.PEGDA具有良好的生物相容性,可调节的机械性能,可通过光聚合反应精确控制结构等而被广泛用作药物载体,其在水溶液中可通过溶胀作用释放药物。然而,当前的研究主要集中在单纯的将药物加载在PEGDA基质当中,药物只能被动且缓慢的释放药物,实现受控的药物递送仍然具有挑战性。PVP极易溶于水,安全无毒,具有优良的生物相容性。在本章中,我们使用一种简便的光掩膜UV光聚合法成功的制备了PEGDA/PVP聚合物微针,该法可将PVP颗粒加载到PEGDA微针中,PVP自身溶解使PEGDA微针产生水通路,加快PEGDA膨胀,从而提高药物释放速率。本章以罗丹明B(RhB)作为模型药物,考察PVP对复合微针药物释放性能的影响,采用万能试验机考察微针的力学性能,在活体小鼠背部皮肤进行微针穿刺实验,考察皮肤恢复情况。PEGDA/PVP微针表现出比PEGDA微针更高的药物可控释放性能,是一种有望应用于经皮给药的聚合物微针。2.我们采用冷冻干燥法在PDMS模具微腔中填充丝素蛋白支架,该丝素蛋白支架作为智能“海绵”,可快速将载药预聚物溶液引流至模具微腔中,可明显提高微针的制备速度。PEGDA是生物相容性材料,已获得FDA批准,可用于生物医学用途,其单体通过UV照射可聚合成固态结构,PEGDA微针刺入皮肤后通过自身溶胀作用持续释放药物,但其药物释放速率比较缓慢,为了提高微针的药物释放速率,在PEGDA预聚物溶液中添加少量蔗糖,采用丝素蛋白支架将聚合物溶液引流至模腔中,通过UV光聚合法获得PEGDA/蔗糖微针。施用微针后,微针中的蔗糖快速溶解可加快PEGDA微针溶胀,从而促进微针释放药物。采用FESEM考察PEGDA/蔗糖微针的形貌,采用万能试验机考察微针的力学性能,RhB模型药物,探究蔗糖含量对药物释放速率的影响。3.通常PEGDA微针仅能包裹少数小分子疏水药物,为了提高PEGDA微针加载多种药物的能力,我们制备了涂层PEGDA微针。研究表明,明胶和蔗糖混合溶液具有成膜性,我们在PEGDA微针表面包裹了明胶/蔗糖涂层,用于透皮给药。本章制备涂层的工艺与传统的药物溶液浸涂或喷涂方法不同,而是经亲水性明胶/蔗糖溶液浇筑及干燥工艺后在PDMS模具微腔内表面获得涂层;再将PEGDA溶液引入预先含有明胶/蔗糖涂层的PDMS模具空腔,经UV聚合后获得明胶/蔗糖涂层PEGDA微针(命名为Film@PEGDA)。在本体系中,明胶-蔗糖涂层PEGDA微针可包裹亲水大分子模型药物(牛血清白蛋白,BSA),明胶-蔗糖涂层溶解性很好,可实现PEGDA微针快速释放药物。4.微针破坏皮肤角质层以形成微通道进而实现经皮给药,若有细菌进入这些微通道便可能发生皮肤感染。因此,有必要使微针穿刺部位保持无菌以最大程度减少给药部位引入微生物病原体的可能。本章采用UV光聚合法制备具有抗菌性的含纳米银涂层的PEGDA微针(命名为nAg-Film@PEGDA)。由于nAg颗粒不能均匀分散在PEGDA溶液中,因此采用在PEGDA溶液中直接添加nAg的方法不能获得形貌较佳的微针。为了解决nAg均匀分布的问题,我们将nAg包裹在明胶-蔗糖涂层中,将该涂层包裹在PEGDA微针表面获得nAg-Film@PEGDA微针,研究表明该抗菌微针的制备方法可使nAg均匀分布在PEGDA微针表面的涂层中。将药物包裹到明胶-蔗糖涂层中,药物以固相形式存储可提高它们的长期稳定性。本章采用紫外可见分光光度计,X射线能谱(EDS),透射电子显微镜(TEM)对nAg进行表征;考察nAg-Film@PEGDA微针对革兰氏阳性表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。综上所述,我们制备了四种不同的聚合物微针并对它们的基本性能进行研究。结果表明聚合物PEGDA基微针均具有足够的机械强度,通过在微针内部添加亲水材料或在微针表面包裹亲水涂层可加快PEGDA微针的药物释放速率,固态的PEGDA微针具有良好的稳定性,为当前经皮给药领域提供了途径,为推进聚合物PEGDA基微针商业化进程提供理论基础。