Polymer Microneedle Array Fabrikasjon av Fotolitografi
Summary
Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.
Abstract
Dette manuskriptet beskriver fabrikasjon av polymer Microneedle (MN) arrays av fotolitografi. Det innebærer en enkel mold-free prosessen ved hjelp av en fotomaske som består av innebygde mikrolinser. Embedded mikrolinser ble funnet å påvirke MN geometri (skarphet). Robuste MN matriser med tippe diameter varierer mellom 41,5 mikrometer ± 8,4 mikrometer og 71,6 mikrometer ± 13,7 mikrometer, med to forskjellige lengder (1336 mikrometer ± 193 mikrometer og 957 mikrometer ± 171 mikrometer) ble fabrikkert. Disse MN arrays kan gi potensielle bruksområder i levering av lav molekyl og makromolekylære terapeutiske stoffer gjennom huden.
Introduction
Transdermal levering av legemidler tilbyr en attraktiv alternativ tilnærming for Drug Administration, særlig for biomolekyler, som nesten utelukkende administreres av sprøyte injeksjoner. Imidlertid, hud, spesielt topplaget (stratum corneum), er en formidabel barriere hindrer eksogene molekyler kommer inn i menneskekroppen. Nylig har MN enheter dukket opp som gjør det mulig verktøy for å levere narkotika gjennom huden. De MN-enheter oppretter midlertidige porer inne i stratum corneum for å tillate passasje av medikamentmolekyler for å oppnå det ønskede fysiologiske aktivitet med forbedret bekvemmelighet for pasienten og 1-3.
Ulike fabrikasjon metoder har blitt vedtatt å dikte polymere MNS 4. Imidlertid innebærer de vanligvis kompliserte og flere trinn prosesser som krever lang tid og / eller høy temperatur for å fremstille MNS-arrayer. 4 For å forenkle fremstillingsprosessen, et enkelt trinn form-prosess ved hjelpen fotomaske ble utviklet nylig 5,6. Men med denne metoden, fremstille MNS hadde butte nålespissene, som ingen mekanisme på plass for å modifisere det ultrafiolette (UV) lys bane som er involvert i fotolitografi.
I denne studien har innebygde mikrolinser i fotomasken blitt foreslått å definere geometrien til MNS. Protokollen å dikte fotomasker som består av innebygde mikrolinser og senere MN fabrikasjon med skarpe tips ved hjelp av fotomasken blir rapportert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokollen er beskrevet ovenfor for fabrikasjon av MNS matrisen har blitt presentert for dikte MNS rekke ~ 1 cm 2. Rekkene kan skaleres opp ved å lage en stor størrelse hulrom, og ved å bruke en større fotomaske. Den økte hulrom størrelse kan lages ved å øke bredden mellom avstandsstykkene på hver side. Selv om hvert trinn for å dikte MN arrays i protokollen var viktig, de mest avgjørende skritt var: fotomasken posisjonering, fylling av forpolymeren løsning, og bestråling av oppsettet. Posisjone…
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).
