微针制剂、微针贴片及其制备方法和应用

1.本发明涉及微针技术领域，具体涉及一种微针制剂、微针贴片及其制备方法和应用。


背景技术：

2.植物生长激素可以促进植物根系的发育，促进植物的茎秆生长，促进植物的开花结果。在植物生长过程中人工地补充外源植物生长激素可提高作物的产量和质量。目前为植物补充生长激素的方法为叶面喷洒和土壤施肥这两种方式，主要靠植物的主动运输和被动运输从外界吸收。这两种方法存在较大资源损失，叶面喷洒法中活性物质的损失率为30-40％，土壤施肥法中活性物质在土壤中易降解。现代农业致力于发展高效的输送营养素的方式，在确保高产量的同时，最大限度减少水、化肥和农药等物质的投入和资源浪费。因此，需要开发面向精准农业的全新投放系统，能够实现作物中微量营养素等植物化学品的高效低损耗递送。
3.微针通常被定义为高10-2000μm、宽10-50μm的针体，它可以恰好穿过皮肤角质层而又不触及痛觉神经，在皮肤表面形成给药通道，使药物到达皮肤指定深度，并进入皮下的毛细管网被吸收，在起到促进药物渗透的同时又不引起痛感和皮肤损伤。作为一种新型透皮给药技术，微针无痛微创，方便安全，应用场景广泛。现有技术中的微针贴片大多应用于动物或者人体给药，用于植物精准递送的研究未见报道。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的常规给药方法损失率高、污染环境、微针技术应用于植物给药未见报道等问题，提供一种微针制剂、微针贴片及其制备方法和应用。该微针制剂制备得到的微针贴片能够用于植物给药，且具有较高的递送作用，同时本发明的微针贴片制备成本较低，使用方法简易、安全。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种微针制剂，所述微针制剂含有微针骨架材料、植物生长激素和溶剂；所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸；所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。
6.优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：10-300：100-3000。
7.优选地，所述植物生长激素选自生长素、赤霉素和细胞分裂素中的至少一种。
8.优选地，所述溶剂为水或缓冲液。
9.本发明第二方面提供一种微针贴片，所述微针贴片包括由所述的微针制剂制成的微针阵列和基底，所述微针阵列设置在所述基底上。
10.优选地，所述微针贴片还包括离型纸，所述基底贴附在所述离型纸上，且所述离型纸上设置有开孔，所述微针阵列适于从所述开孔中穿过。
11.优选地，所述基底为水胶体。
12.优选地，所述离型纸为格拉辛纸或聚乙烯塑料薄膜。
13.优选地，所述微针阵列包括多个微针，多个所述微针排布成多个同心圆结构。
14.本发明第三方面提供一种微针贴片的制备方法，包括如下步骤：
15.s1、将微针骨架材料、植物生长激素和溶剂混合得到微针制剂；
16.s2、将所述微针制剂注入模具后干燥，脱模后得到所述微针阵列；
17.s3、将所述微针阵列与基底以及可选择的离型纸组装，得到所述微针贴片；
18.所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸；所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。
19.优选地，在步骤s1中，所述植物生长激素选自生长素、赤霉素和细胞分裂素中的至少一种；进一步优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：10-300：100-3000。
20.优选地，所述溶剂为水或缓冲液。
21.优选地，所述微针阵列包括多个微针，多个所述微针排布成多个同心圆结构。
22.优选地，在步骤s3中，将所述微针阵列与基底以及选择性加入的离型纸组装的方法包括：将所述微针阵列贴附在所述基底上，所述离型纸与所述基底贴合，所述微针阵列从所述离型纸的开孔中穿出。
23.本发明第四方面提供所述的微针贴片或所述的制备方法制备得到的微针贴片作为植物给药载体的应用。
24.通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
25.本发明提供的微针制剂，通过将微针骨架材料限制为大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸，并将这三种组分限制在上述质量比范围内，能够通过特定质量比的大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸之间的互相作用使得制备得到的微针阵列能够让生长激素直接作用于植物组织及脉管系统，从而实现植物组织及脉管系统对生长激素的渗透吸收，达到更好的递送效果，同时也规避了传统施用的药物损失，实现微针技术在植物给药上的应用。本发明提供的微针制剂制备得到的微针能够在植物组织中溶解，有缓冲给药、充分给药的优点，使得植物化学品的高效低损耗递送。本发明提供的微针制剂制备得到微针贴片微创高效、使用方便，其生产工艺简单，可快速实现工业化大规模量产，在市面上广泛推广。
附图说明
26.图1是本发明单片所述微针贴片的结构示意图；
27.图2为本发明所述微针阵列的截面示意图；
28.图3是微针模具制备流程示意图，a为微针阳模，b为聚合物材料注入阳模并固化，c为制得的聚合物阴膜即微针模具；
29.图4是实施例1制备得到的微针阵列的sem图；
30.图5是图4的放大图，a为单个微针的放大图；
31.图6是本发明所述微针贴片的两种规格示意图，a为单片装，b为六片装。
32.附图标记
33.1离型纸，2基底，3微针阵列，4微针。
具体实施方式
34.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
35.本发明第一方面提供一种微针制剂，所述微针制剂含有微针骨架材料、植物生长激素和溶剂，所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸，同时所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。发明人在研究过程中发现，将微针骨架材料限制为含有如上所述的三种成分，并按照如上所述质量比混合，通过如上所述三种成分的相互作用，使得制备得到的微针阵列能够让生长激素直接作用于植物组织及脉管系统，达到更好的递送效果，同时也规避了传统施用的药物损失，实现微针技术在植物给药上的应用。进一步优选地，大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-4：0.2-0.5。而且所述微针骨架材料中的透明质酸在植物组织中可溶解，使得制成的微针有缓冲给药、充分给药的优点，同时所述透明质酸能够加快修复创口，起到治愈创口的作用。
36.根据本发明，所述大分子量透明质酸为分子量≥50000da的透明质酸，所述小分子量透明质酸为分子量＜50000da的透明质酸。
37.根据本发明，优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：10-300：100-3000。在上述质量比条件下，能够提高微针阵列的给药效果。从更进一步提高所述微针制剂制备得到的微针对植物的给药效果来看，进一步优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：100-200：1000-2000。
38.根据本发明，所述植物生长激素可以是生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等，优选地，所述植物生长激素选自生长素、赤霉素和细胞分裂素中的至少一种。研究发现，将上述植物生长激素跟微针骨架材料混合能更好地使微针制剂中植物生长激素作用于植物生长。更优选地，所述植物生长激素为赤霉素。
39.根据本发明，所述溶剂为水或缓冲液，溶剂选用水或缓冲溶液，使得微针骨架材料、植物生长激素具有较好的分散效果，使得植物生长激素在作用对象中均匀释放，提高制得的微针阵列的给药效果。进一步优选地，溶液为水。
40.本发明第二方面提供一种微针贴片，所述微针贴片包括由权利要求1-3中任意一项所述的微针制剂制成的微针阵列3和基底2，所述微针阵列3设置在所述基底2上。
41.根据本发明，基底2上涂有医用胶黏剂，所述微针阵列3通过医用胶黏剂与基底2连接。所述微针阵列3含有植物生长激素，且该微针阵列3可以让生长激素直接作用于植物组织及脉管系统，从而实现植物组织及脉管系统对生长激素的渗透吸收，实现微针技术在植物给药上的应用，且能够达到更好的递送效果。
42.优选地，如图1和图2所示，所述微针贴片还包括离型纸1，所述基底2通过医用胶黏剂贴附在所述离型纸1上，且所述离型纸1上设置有开孔，所述微针阵列3适于从所述开孔中
穿过。
43.优选地，所述基底为水胶体，水胶体具有较好的透气性并且便于涂覆粘合剂，可贴附于作物根茎处。在微针骨架材料降解后，水胶体基底能够轻松去除，便于创口愈合。
44.优选地，所述离型纸为格拉辛纸或聚乙烯塑料薄膜，离型纸可以保护基底，防止粘连。
45.优选地，所述微针阵列3包括多个微针4，多个所述微针4排布成多个同心圆结构，该结构能更好利用生长激素，避免浪费，微针阵列的底面直径、高度、间距、数量都可以通过改变模具尺寸实现定制。将多个微针4排布成多个同心圆结构，能够使得给药更为均匀，进而提高给药效果。
46.本发明第三方面提供一种微针贴片的制备方法，包括如下步骤：
47.s1、将微针骨架材料、植物生长激素和溶剂混合得到微针制剂；
48.s2、将所述微针制剂注入模具后干燥，脱模后得到所述微针阵列；
49.s3、将所述微针阵列与基底以及可选择的离型纸组装，得到所述微针贴片；
50.所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸；所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。
51.发明人在研究过程中发现，将微针骨架材料限制为含有如上所述的三种成分，并按照如上所述质量比混合，通过如上所述三种成分的相互作用，使得制备得到的微针阵列能够让生长激素直接作用于植物组织及脉管系统，实现植物组织及脉管系统对生长激素的渗透吸收，达到更好的递送效果，同时也规避了传统施用的药物损失，实现微针技术在植物给药上的应用。进一步优选地，大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-4：0.2-0.5。而且所述微针骨架材料中的透明质酸在植物组织中可溶解，使得制成的微针有缓冲给药、充分给药的优点，同时所述透明质酸能够加快修复创口，起到治愈创口的作用。
52.优选地，在步骤s1中，所述植物生长激素可以是生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等，优选地，所述植物生长激素选自生长素、赤霉素和细胞分裂素中的至少一种。研究发现，将上述植物生长激素跟微针骨架材料混合能更好地使微针制剂中植物生长激素作用于植物生长。更优选地，所述植物生长激素为赤霉素。
53.优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：10-300：100-3000。在上述质量比条件下，能够保证微针阵列对于植物有较好的给药效果。从更进一步提高所述微针制剂制备得到的微针对植物的给药效果来看，进一步优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：100-200：1000-2000。
54.根据本发明，所述溶剂为水或缓冲液，所述缓冲液可以为常规使用的缓冲液，如磷酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液等。溶剂选用水或缓冲溶液，使得微针骨架材料、植物生长激素具有较好的分散效果，使得植物生长激素在作用对象中均匀释放，提高制得的微针阵列的给药效果。进一步优选地，溶液为水。
55.优选地，在步骤s2中，将所述微针制剂注入模具的方法是水平离心法或负压抽气法，用上述方法可以更加快速均匀地使微针制剂平铺在模具上，且不会产生小气泡。室温下自然风干，微针制剂可以保持稳定性且能够使水分尽快蒸发。
56.优选地，所述微针阵列3包括多个微针4，多个所述微针4排布成多个同心圆结构，将多个微针4排布成多个同心圆结构，能够使得给药更为均匀，进而提高给药效果，避免浪费，微针阵列的底面直径、高度、间距、数量都可以通过改变模具尺寸实现定制。
57.优选地，在步骤s3中，将所述微针阵列与基底以及选择性加入的离型纸组装的方法包括：将所述微针阵列通过医用胶黏剂贴附在所述基底上，所述离型纸通过医用胶黏剂与所述基底贴合，且所述微针阵列从所述离型纸的开孔中穿出。
58.优选地，所述制备方法制备得到的微针贴片有两种规格设计，单片装和六片装，如图6所示。
59.优选地，所述模具是由金属微针阳模复制而成，为内陷倒针形状，材料选自pdms、改性环氧树脂或硅酸凝胶中的一种，制备流程如图3所示。
60.本发明第四方面提供上述微针贴片和上述方法制备得到的微针贴片作为植物给药载体的应用。
61.将所述微针贴片作为植物给药载体作用于植物上的使用方法如下：
62.(1)准备阶段：使用微针贴片之前，清洁植物所贴表面(如根、茎、叶)，保持清洁干爽，同时洗净双手后保持双手干燥。
63.(2)从离型纸上撕出一片植物生长激素贴片，手不要触碰到中央微针阵列部分，将微针贴片放置于植物所贴表面，保证微针贴片的微针阵列部分完全覆盖在植物表面。
64.(3)施加力度按压，贴敷2-12小时后，撕下微针贴片。
65.最为本发明的一个相对优选地实施方式，提供一种微针贴片的制备方法，包括：
66.(1)将大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸按质量比为1：2-4：0.2-0.5混合得到微针骨架材料。
67.(2)将所述赤霉素、所述微针骨架材料和水按质量比为1：100-200：1000-2000混合得到微针制剂；
68.(3)将得到的微针制剂用水平离心法或负压抽气法将其填充至模具中，室温下自然风干，时间为3-5h，干燥后脱模，得到微针阵列；
69.(4)将所述微针阵列粘连到基底上，离型纸上设有与微针阵列同样大小的开孔，所述微针阵列从所述离型纸的开孔中穿出，且使得所述离型纸与所述基体贴合。
70.上述提供的制备方法制备得到的微针贴片，能够用于对植物施药，使得制备得到的微针阵列能够让生长激素直接作用于植物组织及脉管系统，从而实现植物组织及脉管系统对生长激素的渗透吸收，实现微针制剂作用于植物给药，且能够达到更好的递送效果，使得植物化学品的高效低损耗递送。
71.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
72.下述实施例中若未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或者按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得，实验用水为纯水，所用方法如无特殊说明，均为本领域常规工艺方法。
73.以下实施例中，小分子量透明质酸和大分子量透明质酸购自华熙生物科技股份有限公司。甲基丙烯酸酯化透明质酸购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，赤霉素标准品采购自江西新瑞丰生化股份有限公司。
74.实施例1
75.首先将大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：3：0.2的质量混合得到微针骨架材料，将1g所述微针骨架材料溶于200ml的水中，再将0.1g赤霉素加入后混合均匀得到微针制剂。
76.将制得的微针制剂注入模具(模具的制备流程如图3所示)内，将模具放入真空干燥箱内，打开真空泵使微针制剂均匀快速填充至模具的倒针形孔隙中，自然风干5小时后，将固化后的微针制剂用镊子剥离模具，得到微针阵列。
77.将制备得到的微针阵列粘连到基底上，离型纸上设有与微针阵列同样大小的孔洞，所述微针阵列适于从所述离型纸的开孔中穿过，组装得到微针贴片。
78.将制备得到的微针阵列对其进行sem表征，参见图4，微针阵列排布整齐，放大后得到微针针体的图像，参见图5，针体完整无缺损，对单个微针进行表征，参见图5中的a，单个微针呈圆锥体。
79.实施例2
80.按照实施1制备方法制备得到微针贴片，不同的是，将大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2：0.5的质量混合得到微针骨架材料，将1g所述微针骨架材料溶于10ml的水中，再将0.1g赤霉素加入后混合均匀得到微针制剂。
81.实施例3
82.按照实施1制备方法制备得到微针贴片，不同的是，将大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：5：0.1的质量混合得到微针骨架材料，将1g所述微针骨架材料溶于300ml的水中，再将0.1g赤霉素加入后混合均匀得到微针制剂。
83.对比例1
84.按照实施1制备得到微针贴片，不同的是，在微针制剂中不加入甲基丙烯酸酯化透明质酸。
85.对比例2
86.按照实施1制备得到微针贴片，不同的是，在微针制剂中，将甲基丙烯酸酯化透明质酸替换为丝素蛋白。
87.对比例3
88.按照实施1制备得到微针贴片，不同的是，在微针制剂中不加入大分子量透明质酸和小分子量透明质酸。
89.对比例4
90.按照实施1制备得到微针贴片，不同的是，在微针制剂中，不添加赤霉素。
91.测试例1
92.选用8*5株30日龄拟南芥(分别计做a组、b组、c组、d组、e组、f组、g组、h组)作为模式植物，将含有赤霉素的溶液通过细雾喷雾器喷洒在a组拟南芥叶片上(每株赤霉素的喷洒量为0.02g)；将实施例1制备得到的微针贴片平均分为五组，并将各组的微针贴片分别贴附于b组不同株的植物叶片的叶柄上。实施例2-3和对比例1-4中的微针贴片按照上述实施例1的方法依次对c组、d组、e组、f组、g组、h组中的拟南芥给药。记录可观察到的莲座叶数、茎叶数和抽苔时间这三项指标，得到如下结果，如表1所示。
93.表1
94.组号实验组莲座叶数(片)茎叶数(片)抽苔时间(天)a组传统喷洒32
±
315
±
251
±
5b组实施例137
±
217
±
150
±
3c组实施例239
±
319
±
255
±
5d组实施例335
±
117
±
353
±
1e组对比例130
±
317
±
440
±
3f组对比例229
±
115
±
147
±
2g组对比例326
±
210
±
339
±
5h组对比例420
±
35
±
131
±395.从表1中可以看出，实施例1-3的植物生长速度是高于a组传统喷洒组的植物生长速度，且a组传统喷洒组的植物生长速度是高于对比例1-4的植物生长速度。通过实验结果可以得到，本发明保护范围内的微针制剂所制备得到的微针贴片作用于植物，具有更好的递送效果。
96.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种微针制剂，其特征在于，所述微针制剂含有微针骨架材料、植物生长激素和溶剂；所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸；所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。2.根据权利要求1所述的微针制剂，其特征在于，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：10-300：100-3000。3.根据权利要求1或2所述的微针制剂，其特征在于，所述植物生长激素选自生长素、赤霉素和细胞分裂素中的至少一种；所述溶剂为水或缓冲液。4.一种微针贴片，其特征在于，所述微针贴片包括由权利要求1-3中任意一项所述的微针制剂制成的微针阵列(3)和基底(2)，所述微针阵列(3)设置在所述基底(2)上。5.根据权利要求4所述的微针贴片，其特征在于，所述微针贴片还包括离型纸(1)，所述基底(2)贴附在所述离型纸(1)上，且所述离型纸(1)上设置有开孔，所述微针阵列(3)适于从所述开孔中穿过；优选地，所述基底为水胶体；所述离型纸为格拉辛纸或聚乙烯塑料薄膜。6.根据权利要求4或5所述的微针贴片，其特征在于，所述微针阵列(3)包括多个微针(4)，多个所述微针(4)排布成多个同心圆结构。7.一种微针贴片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将微针骨架材料、植物生长激素和溶剂混合得到微针制剂；s2、将所述微针制剂注入模具后干燥，脱模后得到微针阵列；s3、将所述微针阵列与基底以及选择性加入的离型纸组装，得到所述微针贴片；所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸；所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述植物生长激素选自生长素、赤霉素和细胞分裂素中的至少一种；优选地，所述植物生长激素、所述微针骨架材料和所述溶剂的质量比为1：10-300：100-3000；所述溶剂为水或缓冲液。9.根据权利要求7或8所述制备方法，其特征在于，所述微针阵列包括多个微针，多个所述微针排布成多个同心圆结构；优选地，在步骤s3中，将所述微针阵列与基底以及选择性加入的离型纸组装的方法包括：将所述微针阵列贴附在所述基底上，所述离型纸与所述基底贴合，且所述微针阵列从所述离型纸的开孔中穿出。10.权利要求4-6中任意一项所述的微针贴片或权利要求7-9中任意一项所述的制备方法制备得到的微针贴片作为植物给药载体的应用。

技术总结
本发明涉及微针技术领域，具体涉及一种微针制剂、微针贴片及其制备方法和应用。所述微针制剂含有微针骨架材料、植物生长激素和溶剂；所述微针骨架材料含有大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸，所述大分子量透明质酸、小分子量透明质酸和甲基丙烯酸酯化透明质酸的质量比为1：2-5：0.1-0.5。该微针制剂制备得到的微针贴片能够用于植物给药，且具有高效的递送作用，且制备成本较低，使用方法简易、安全，在确保高产量的同时，可以减少水、化肥和农药等物质的投入和资源浪费。源浪费。源浪费。


技术研发人员：黄和 李想 谢萌 王月桐 施天穹 赵丹杉 李婷 钱璐
受保护的技术使用者：南京师范大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/9