Polymere Microneedle Array Fabrication door Fotolithografie
Summary
Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.
Abstract
Dit manuscript beschrijft de fabricage van polymere micronaald (MN) arrays door fotolithografie. Het gaat om een eenvoudige schimmelvrij proces door middel van een fotomasker bestaande uit ingebedde microlenzen. Ingebedde microlenzen bleken MN geometrie (scherpte) beïnvloeden. Robuuste MN arrays met tip diameters tussen 41,5 ± 8,4 urn urn en 71,6 urn ± 13,7 urn, met twee verschillende lengtes (1336 um ± 193 pm en 957 um ± 171 pm) werden gefabriceerd. Deze MN arrays kunnen potentiële toepassingen in de levering van lage moleculaire en macromoleculaire therapeutische middelen te verstrekken via de huid.
Introduction
Transdermale geneesmiddelafgifte biedt een aantrekkelijke alternatieve benadering voor geneesmiddeltoediening, vooral voor biomoleculen, die vrijwel uitsluitend worden toegediend door onderhuidse injectie. Echter, huid, vooral de bovenlaag (het stratum corneum), is een formidabele barrière voorkomen exogene moleculen die het menselijk lichaam. Onlangs hebben MN apparaten ontpopt als instrumenten om drugs te leveren via de huid. De MN inrichtingen maken tijdelijke poriën in het stratum corneum om de doorgang van geneesmiddelmoleculen de gewenste fysiologische activiteit verbeterde therapietrouw en gemak 03/01 bereiken.
Verschillende fabricage methoden zijn goedgekeurd om polymere MNs 4 te fabriceren. Echter, ze meestal om gecompliceerd en meerstaps processen vereisen lange tijden en / of hoge temperaturen MN arrays fabriceren. 4 Om het fabricageproces vereenvoudigen, een enkele stap schimmelvrij proces met behulpeen fotomasker werd onlangs 5,6 ontwikkeld. Echter, met deze methode, gefabriceerd MNs had stompe naald tips, omdat er geen mechanisme was op zijn plaats aan de ultraviolette (UV) licht pad betrokken bij fotolithografie wijzigen.
In deze studie hebben ingebedde microlenzen in het fotomasker voorgesteld om de geometrie van de MN's te definiëren. Het protocol om fotomaskers bestaande uit ingebedde microlenzen en vervolgens MN fabricage met scherpe punten met de fotomasker worden gerapporteerd fabriceren.
Protocol
Representative Results
Discussion
De hierboven beschreven vervaardiging van de MN matrix protocol is voorgelegd aan de MN reeks van ~ 1 cm2 fabriceren. De arrays kunnen worden opgeschaald door een groot formaat holte en door een grotere fotomasker. De toegenomen grootte van de holte kan worden gemaakt door het vergroten van de breedte tussen de afstandhouders aan weerszijden. Hoewel elke stap naar de MN arrays in het protocol te fabriceren was belangrijk, de meest cruciale stappen waren: de fotomasker positionering, het vullen van prepolymeer…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by a Singapore National Research Foundation (NRF) Grant NRF2012NRF-POC001-043.
Materials
| Poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA Mn=258) | SIGMA | 475629-500ML | |
| 2-hydroxy-2-methyl-propiophenone (HMP) | SIGMA | 405655-50ML | |
| Bovine collagen type 1, FITC conjugate | SIGMA | C4361 | |
| UV curing station | EXFO Photonic Solutions Inc., Canada | OmniCure S200-XL | |
| Collimating Adaptor | EXFO Photonic Solutions Inc., Canada | EXFO 810-00042 | |
| 24-well plate | Thermo Fisher Scientific, USA | ||
| Nikon SMZ 1500 stereomicroscope | Nikon, Japan | ||
| Dillon GL-500 digital force gauge | Dillon, USA | ||
| A-1R confocal microscope | Nikon, Japan | ||
Riferimenti
- Zhou, C. P., Liu, Y. L., Wang, H. L., Zhang, P. X., Zhang, J. L. Transdermal delivery of insulin using microneedle rollers in vivo. International journal of pharmaceutics. 392, 127-133 (2010).
- Lee, J. W., Choi, S. O., Felner, E. I., Prausnitz, M. R. Dissolving microneedle patch for transdermal delivery of human growth hormone. Small. 7, 531-539 (2011).
- Raphael, A. P., et al. needle-free vaccinations in skin using multi layered, densely-packed dissolving microprojection arrays. Small. 6, 1785-1793 (2010).
- Lee, J. W., Han, M. R., Park, J. H. Polymer microneedles for transdermal drug delivery. Journal of drug targeting. 21, 211-223 (2012).
- Kochhar, J. S., Goh, W. J., Chan, S. Y., Kang, L. A simple method of microneedle array fabrication for transdermal drug delivery. Drug development and industrial pharmacy. 39, 299-309 (2013).
- Kochhar, J. S., Zou, S., Chan, S. Y., Kang, L. Protein encapsulation in polymeric microneedles by photolithography. International journal of nanomedicine. 7, 3143-3154 (2012).
- Tay, F. E. H., Iliescu, C., Jing, J., Miao, J. Defect-free wet etching through pyrex glass using Cr/Au mask. Microsystem Technologies. 12, 935-939 (2006).
- Iliescu, C., Chen, B., Miao, J. On the wet etching of Pyrex glass. Sensors and Actuators, A: Physical. 143, 154-161 (2008).
- Iliescu, C., Taylor, H., Avram, M., Miao, J., Franssila, S. A practical guide for the fabrication of microfluidic devices using glass and silicon. Biomicrofluidics. 6, 16505-16516 (2012).
- Iliescu, C., Jing, J., Tay, F. E. H., Miao, J., Sun, T. Characterization of masking layers for deep wet etching of glass in an improved HF/HCl solution. Surface and Coatings Technology. 198, 314-318 (2005).
- Pan, J., et al. Fabrication of a 3D hair follicle-like hydrogel by soft lithography. Journal of biomedical materials research. Part A. 101, 3159-3169 (2013).
- Jay, T. R., Stern, M. B. Preshaping photoresist for refractive microlens fabrication. P Soc Photo-Opt Ins. 1992, 275-282 (1993).
- Friedman, G. B., Sandhu, H. S. Longitudinal Spherical Aberration of a Thin Lens. Am J Phys. 35, 628 (1967).
- Xu, Q. A., Li, J., Zhang, W. Collimated the laser diode beam by the focus lens. Semiconductor Lasers and Applications IV. 7844, (2010).
- Lin, T. W., Chen, C. F., Yang, J. J., Liao, Y. S. A dual-directional light-control film with a high-sag and high-asymmetrical-shape microlens array fabricated by a UV imprinting process. J Micromech Microeng. 18, (2008).
- Dunne, S. M., Millar, B. J. Effect of distance from curing light tip to restoration surface on depth of cure of composite resin. Prim Dent Care. 15, 147-152 (2008).
- Kochhar, J. S., et al. Microneedle integrated transdermal patch for fast onset and sustained delivery of lidocaine. Molecular pharmaceutics. 10, 4272-4280 (2013).
- Kochhar, J. S., et al. Direct microneedle array fabrication off a photomask to deliver collagen through skin. Pharmaceutical research. 31, 1724-1734 (2014).
