Polymere mikronålarray Fabrication ved Fotolitografi
Summary
Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.
Abstract
Dette manuskript beskriver fremstilling af polymere mikronål (MN) arrays ved fotolitografi. Det indebærer en simpel skimmel-fri proces ved hjælp af en fotomaske bestående af indlejrede mikro-objektiver. Indlejrede mikro-objektiver blev fundet at påvirke MN geometri (skarphed). Robuste MN arrays med tip diameter på mellem 41,5 um ± 8,4 um og 71,6 um ± 13,7 um, med to forskellige længder (1336 um ± 193 um og 957 um ± 171 um) blev fabrikeret. Disse MN arrays kan give potentielle anvendelser i levering af lavmolekylære og makromolekylære terapeutiske midler gennem huden.
Introduction
Transdermal lægemiddelindgivelse tilbyder en attraktiv alternativ fremgangsmåde til lægemiddelindgivelse, især for biomolekyler, der næsten udelukkende administreres af hypodermiske injektioner. Men huden, især det øverste lag (stratum corneum), er en formidabel barriere, der forhindrer eksogene molekyler trænger ind i menneskekroppen. For nylig har MN enheder dukket op som muligt værktøj til at levere lægemidler gennem huden. MN enheder skaber midlertidige porer inde i stratum corneum for at tillade passage af lægemiddelmolekyler at opnå den ønskede fysiologiske aktivitet med forbedret patientefterlevelse og bekvemmelighed 1-3.
Der er truffet forskellige fremstillingsmetoder at fabrikere polymere MNs 4. Men de normalt involverer komplicerede og flere trin processer, der kræver lange gange og / eller høje temperaturer for at fabrikere MNS arrays. 4 For at forenkle produktionsprocessen, et enkelt trin skimmel-fri proces ved hjælp afen fotomaske blev udviklet for nylig 5,6. Med denne metode, fremstilles imidlertid MNs havde stump nål tips, som nogen mekanisme var på plads for at ændre ultraviolet (UV) strålegangen involveret i fotolitografi.
I denne undersøgelse har indlejrede mikrolinser i fotomaske blevet foreslået at definere geometrien af MNs. Protokollen til fremstilling fotomasker består af indlejrede mikrolinser og efterfølgende Mn fabrikation med skarpe spidser ved hjælp af fotomaske rapporteres.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den ovenfor beskrevne til fremstilling af MNs vifte protokol er blevet præsenteret for fabrikere MNs vifte af ~ 1 cm2. Opstillingerne kan skaleres op ved at skabe en stor størrelse hulrum og ved anvendelse af et større fotomaske. Den øgede hulrumsstørrelsen kan skabes ved at øge bredden mellem afstandsstykkerne på hver side. Selvom hvert trin til at fabrikere de MN arrays i protokollen var vigtigt, var de mest afgørende skridt: fotomasken positionering, påfyldning af præpolymeropløsning, og bestrå…
Disclosures
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 | ||
References
- 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).
