Summary

Polimerici Microneedle Array Fabrication per Fotolitografia

Published: November 17, 2015
doi:

Summary

Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.

Abstract

Questo manoscritto descrive la fabbricazione di microago polimerico (MN) array per fotolitografia. Si tratta di un semplice processo senza stampo utilizzando una fotomaschera costituito da incorporati microlenti. Embedded microlenti sono stati trovati per influenzare MN geometria (nitidezza). Array MN Robusti con diametri compresi tra 41,5 punta micron ± 8.4 micron e 71,6 micron ± 13,7 micron, con due diverse lunghezze (1336 micron ± 193 micron e 957 micron ± 171 micron) sono stati fabbricati. Questi array MN possono fornire potenziali applicazioni nella fornitura di agenti terapeutici a basso molecolare e macromolecolare attraverso la pelle.

Introduction

Somministrazione di farmaci transdermica offre un approccio alternativo attraente per la somministrazione del farmaco, soprattutto per le biomolecole, che sono gestiti quasi esclusivamente da iniezioni ipodermiche. Tuttavia, la pelle, in particolare lo strato superiore (strato corneo), è una formidabile barriera impedendo molecole esogene di entrare nel corpo umano. Di recente, i dispositivi MN sono emersi come consentire strumenti per fornire farmaci attraverso la pelle. I dispositivi MN creano pori temporanei all'interno dello strato corneo per consentire il passaggio di molecole di farmaco per ottenere l'attività fisiologica desiderata con migliorata compliance del paziente e convenienza 1-3.

Vari metodi di fabbricazione sono stati adottati per fabbricare MNs polimerici 4. Tuttavia, di solito coinvolgono processi step complicati e più che richiedono tempi lunghi e / o alte temperature per fabbricare array MNS. 4 Per semplificare il processo di fabbricazione, un unico processo senza muffa passo conun photomask stato sviluppato recentemente 5,6. Tuttavia, con questo metodo, fabbricato MNs avevano punte smussate aghi, come era alcun meccanismo in atto per modificare il percorso ultravioletta (UV) coinvolti nella fotolitografia.

In questo studio, microlenti incorporati nella fotomaschera sono stati proposti per definire la geometria delle MNs. Il protocollo per fabbricare fotomaschere costituiti da microlenti integrate e successivamente Mn fabbricazione con punte affilate utilizzando fotomaschera sono segnalati.

Protocol

1. Photomask Fabrication Pulire un wafer 4 "vetro con soluzione Piranha (H 2 SO 4 / H 2 O 2 in rapporto 2: 1) per 20 minuti a 120 ° C per immersione in una vasca di quarzo. Depositare uno strato di cromo / oro (30 nm di Cr / 1 micron di Au) strato sul wafer di vetro usando un e-beam evaporatore 7 (Figura 1A). Posizionare i wafer in un evaporatore e-beam. Una volta che il vuoto raggiunge 5 x 10 -6 Torr, …

Representative Results

La geometria delle MNs può essere significativamente influenzata dalle caratteristiche fotomaschere e microlenti integrate. Il grado di rifrazione influenza il percorso di trasmissione dei raggi UV, che hanno influenzato la geometria MN (Figura 2A). Ogni microlenti è stato trovato ad avere un diametro di 350 micron, a 130 micron appiattite superficie convessa, e un 62,3 micron di profondità (Figura 2B-D). Utilizzando il teorema di Pitagora, il raggio di curvatura della prima superfic…

Discussion

Il protocollo descritto sopra per la fabbricazione della matrice MNs è stata presentata per fabbricare la matrice MNs di ~ 1 cm 2. Gli array possono essere scalati da creare una grande cavità dimensioni e utilizzando un fotomaschere grande. La maggiore dimensione della cavità può essere creata aumentando la larghezza tra i distanziatori su entrambi i lati. Anche se ogni passo per fabbricare gli array MN nel protocollo era importante, i passi più importanti sono stati: il posizionamento fotomaschera, il r…

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Raphael, A. P., et al. needle-free vaccinations in skin using multi layered, densely-packed dissolving microprojection arrays. Small. 6, 1785-1793 (2010).
  4. Lee, J. W., Han, M. R., Park, J. H. Polymer microneedles for transdermal drug delivery. Journal of drug targeting. 21, 211-223 (2012).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Iliescu, C., Chen, B., Miao, J. On the wet etching of Pyrex glass. Sensors and Actuators, A: Physical. 143, 154-161 (2008).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Jay, T. R., Stern, M. B. Preshaping photoresist for refractive microlens fabrication. P Soc Photo-Opt Ins. 1992, 275-282 (1993).
  13. Friedman, G. B., Sandhu, H. S. Longitudinal Spherical Aberration of a Thin Lens. Am J Phys. 35, 628 (1967).
  14. Xu, Q. A., Li, J., Zhang, W. Collimated the laser diode beam by the focus lens. Semiconductor Lasers and Applications IV. 7844, (2010).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Kochhar, J. S., et al. Microneedle integrated transdermal patch for fast onset and sustained delivery of lidocaine. Molecular pharmaceutics. 10, 4272-4280 (2013).
  18. Kochhar, J. S., et al. Direct microneedle array fabrication off a photomask to deliver collagen through skin. Pharmaceutical research. 31, 1724-1734 (2014).
check_url/it/52914?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Kathuria, H., Kochhar, J. S., Fong, M. H. M., Hashimoto, M., Iliescu, C., Yu, H., Kang, L. Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography. J. Vis. Exp. (105), e52914, doi:10.3791/52914 (2015).

View Video