Polymera mikronålmatris Fabrication genom fotolitografi
Summary
Here, we present a protocol describing a mold-free fabrication process of the polymeric microneedles by photolithography.
Abstract
Detta manuskript beskriver framställningen av polymera mikronålmatriserna (MN) arrayer genom fotolitografi. Det handlar om en enkel mögelfritt processen genom att använda en fotomask som består av inbyggda mikrolinser. Inbäddade mikrolinser befanns påverka MN geometri (skärpa). Robusta MN arrayer med spetsdiametrar på mellan 41,5 pm ± 8,4 pm och 71,6 pm ± 13,7 pm, med två olika längder (1336 pm ± 193 pm och 957 pm ± 171 pm) tillverkades. Dessa MN arrayer kan ge potentiella tillämpningar inom leverans av lågmolekylära och makromolekylära terapeutiska medel genom huden.
Introduction
Transdermal läkemedelstillförsel erbjuder ett attraktivt alternativ metod för läkemedelsadministrering, speciellt för biomolekyler, som nästan uteslutande administreras av injektions injektioner. Emellertid huden, speciellt det översta lagret (stratum corneum), är en formidabel barriär som hindrar exogena molekyler från att komma in i människokroppen. Nyligen har MN enheter dykt upp som gör det möjligt verktyg för att administrera läkemedel genom huden. MN enheter skapar tillfälliga porer inuti hornlagret för att tillåta passage av läkemedelsmolekyler för att uppnå den önskade fysiologiska aktivitet med förbättrad patientföljsamhet och bekvämlighet 1-3.
Olika tillverkningsmetoder har antagits för att tillverka polymera MNs 4. Men de vanligtvis involverar komplicerade och flerstegsprocesser som kräver långa tider och / eller höga temperaturer för att fabricera MnS arrayer. 4 För att förenkla tillverkningsprocessen, ett enda steg mögelfritt förfarande med användningen fotomask utvecklades nyligen 5,6. Men med den här metoden, fabricerade MNs hade trubbig nål tips, eftersom ingen mekanism var på plats för att ändra ultraviolett (UV) ljusstrålen som deltar i fotolitografi.
I denna studie har inbäddade mikrolinser i fotomasken föreslagits att definiera geometrin för de mobila noderna. Protokollet att tillverka fotomasker som består av inbyggda mikrolinser och därefter MN tillverkning med vassa spetsar med hjälp av fotomasken redovisas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokollet som beskrivs ovan för tillverkning av MNs arrayen har presenterats för att tillverka MNS utbud av ~ 1 cm 2. Uppsättningarna kan skalas upp genom att skapa en stor storlek kavitet och genom att använda en större fotomask. Den ökade hålrummets storlek kan skapas genom att öka bredden mellan distansorganen på vardera sidan. Även om varje steg för att tillverka MN arrayer i protokollet var viktigt, de viktigaste stegen var: fotomasker positionering, fyllning av prepolymerlösningen, och bes…
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).
