專利名稱：磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于從皮膚表面給藥的裝置，涉及生物醫(yī)學工程中的透皮給藥技術。
背景技術：
透皮給藥安全可控，是無創(chuàng)給藥的新途徑，有著廣闊的市場前景。由于皮膚的屏障作用，使大多數(shù)藥物.即使劑量低、療效高的藥物，透皮滲透速度也難以滿足治療需要。因此克服皮膚屏障作用，促進藥物在一定時間內(nèi)透皮滲透達到治療量，是許多藥物透皮給藥系統(tǒng)研究的關鍵問題之一。
現(xiàn)有的透皮藥物限于小分子低濃度，角質層屏障使大多數(shù)藥物難以通過或難以達到有效濃度和有效速率。透皮給藥的關鍵在于促進藥物滲透，使藥物透皮吸收進毛細血管。主要的手段有使用化學促滲劑，對藥物進行化學修飾制成前體藥物，使用物理方法和將藥物載體增加藥物透過皮膚。這些方法的原理大致分為三種改變角質層結構，外力驅動藥物，將藥物進行修飾或包裹。這些技術或器件使用的總目的是增加通過皮膚的藥物透過量，調(diào)節(jié)透皮速率和擴大藥物范圍，并且不引起皮膚的刺激作用等。
電助透皮給藥是物理方法驅動藥物透皮技術中的一個重要門類，包括離子導入、電穿孔以及駐極體(靜電場)方法等。其中，離子導入法是至今發(fā)展起來的一種非常有力的透皮促進手段，它利用電流將離子藥物經(jīng)由電極定位導入皮膚附屬器。當兩個電極與皮膚接觸，電源的電子流到達藥物貯庫轉變成藥物離子流，離子流通過皮膚，再回到皮膚進入回流系統(tǒng)。藥物輸運量與通過電荷成比例，取決于電流強度，持續(xù)時間和電極面積。通過控制電流可以程序給藥，例如控制給藥速率，控制給藥和停藥，選擇連續(xù)或脈沖給藥等。影響離子導入的因素有藥物，電流和pH。美國FDA已經(jīng)批準Vyteris公司的利多卡因(Lidocaine)離子滲透型透皮釋藥系統(tǒng)(LidoSite Topical System)上市，它可在預定的時間內(nèi)(數(shù)分鐘至數(shù)日)控制藥物釋放。也有研究將用離子交換纖維ion-exchange fiber作為離子藥物的儲存器，結合離子導入法，結果表明可以控制和促進藥物的釋放。
電助透皮給藥因為極化、或者需要高電場等原因，在增大藥物透過量以及控制透過速率等方面還存在著一定的改善空間。由于最近新材料技術以及微細加工技術的不斷進步，為我們帶來可以進行相關提高的很大可能，由此可以為透皮給藥技術的進步注入新的內(nèi)容。
發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器，該給藥器采用平面線圈結合磁性凝膠基質在藥庫部分形成一個溫度提高的區(qū)域，結合電助透皮給藥，可增強藥物透過的量，并可結合線圈中間磁場強度的調(diào)節(jié)、頻率的調(diào)節(jié)等達到藥物透過速率的調(diào)節(jié)。
技術方案本發(fā)明的磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器由背面保護外殼、粘貼層、磁性凝膠基質藥庫、電極、平面線圈所組成；在背面保護外殼內(nèi)的上部設有電極，在背面保護外殼內(nèi)的下部設有粘貼層，在粘貼層的上面設有平面線圈，背面保護外殼與粘貼層組成的內(nèi)部空間是磁性凝膠基質藥庫。
平面線圈有一個或多個，分別與外部的中高頻磁場發(fā)生電路相接，該線圈匝數(shù)為3-30匝，線圈外經(jīng)為30-60毫米。磁性凝膠基質藥庫中的磁性凝膠由高分子材料混合納米磁性材料構成，或者采用高分子單體結合磁性納米材料后聚合獲得。磁性納米材料包括納米磁性鐵氧體、納米鎳、納米鈷、納米鐵材料；高分子材料包括聚異丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺類水凝膠聚合物、聚乙二醇、殼聚糖基質。
主要內(nèi)容包括在電場驅動離子導入藥物的基礎上，將原來的水凝膠藥庫改變?yōu)?超順磁)磁性凝膠藥庫，在靠近粘貼層處(靠近皮膚處)布置一組或多組平面線圈，該平面線圈外接中高頻磁場發(fā)生電路，通過該裝置可在藥庫中根據(jù)交變磁場下，超順磁凝膠發(fā)熱的原理形成一個熱區(qū)(藥庫)，可依據(jù)具體的藥物性質和透皮要求，設置磁場強度、頻率以及結合磁性凝膠等性質，控制升高的溫度。結合溫度升高以及靠近皮膚給藥區(qū)域的交變磁場，可達到提高透皮給藥量、降低給藥時間，以及進一步控制給藥速率的目的。該裝置適用于離子型藥物，如鹽酸利多卡因，普萘洛爾、維拉帕米、纖維蛋白酶、胰島素、肝素等。
平面線圈部分包括金、銀、銅及外面包覆鎳、鈷金屬線條的線圈，單組線圈匝數(shù)3-30，外經(jīng)30-60毫米，可采用3～4組平面線圈。
磁性水凝膠可包括高分子材料混合納米磁性(超順磁性)材料或者采用高分子單體結合納米磁性材料后聚合獲得。磁性納米材料包括磁性鐵氧體(四氧化三鐵、三氧化二鐵)、納米鎳、鈷、鐵等材料；高分子材料包括卡波普、海藻酸鈉、聚異丙基丙烯酰胺(PIPAAm)等聚丙烯酰胺類水凝膠聚合物、聚乙二醇、殼聚糖基質等。
線圈中溫度控制的交變磁場參數(shù)范圍平面線圈中心場強幾十毫奧斯特量級以上；頻率200-800kHz。(1KA/m＝12.56Oe)。
有益效果通過結合外加交變磁場與磁性水凝膠可進一步加大藥物的透皮量；控制磁場激勵電路參數(shù)以及磁性材料、高分子材料的比例以及相關結構，可能達到控制釋放或者控制透皮速率的目的。
圖1是磁致熱給藥部件的結構框圖。
圖2是磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器件結構示意3是控制器部分的結構框圖。
圖4是外接磁場激勵電路框圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器由背面保護外殼1、粘貼層2、磁性凝膠基質藥庫3、電極4、平面線圈5所組成；在背面保護外殼1內(nèi)的上部設有電極4，在背面保護外殼1內(nèi)的下部設有粘貼層2，在粘貼層2的上面設有平面線圈5，背面保護外殼1與粘貼層2組成的內(nèi)部空間是磁性凝膠基質藥庫3。以利多卡因藥物透皮為例，
1.控制器部分由微處理器、LED顯示器、電極脫落檢測電路、報警電路、電源等組成，系統(tǒng)具備以下功能①通過按鍵確定導入藥物的成分，系統(tǒng)將根據(jù)藥物類型自動選擇藥物導入方式(離子導入，電致孔+離子導入)、電流波形及工作頻率，如對于利多卡因，系統(tǒng)將確定工作方式為頻率為10Hz左右的脈沖直流電；②通過按鍵確定工作時間和輸出信號的強度；③參數(shù)確定完畢，系統(tǒng)自動檢測體表阻抗并自動進行調(diào)節(jié)；④系統(tǒng)開啟軟啟動程序，即輸出信號的強度由小逐步變大，以使人體有一個適應過程；⑤系統(tǒng)根據(jù)所給參數(shù)定時給藥⑥給藥過程的自動控制⑦給藥過程實時監(jiān)控，當發(fā)生電極與皮膚接觸不良或有脫落現(xiàn)象時，系統(tǒng)將暫停工作(即電極處無輸出)并自動保存當前數(shù)據(jù)，同時啟動報警系統(tǒng)。當檢測到電極與皮膚接觸良好后，系統(tǒng)將根據(jù)所保存的數(shù)據(jù)按照所選定的方案繼續(xù)進行工作。
⑧系統(tǒng)給藥結束時自動關閉并且語音提示磁性凝膠部分磁性凝膠基質藥庫3中的磁性凝膠由高分子材料混合納米磁性材料構成，或者采用高分子單體結合磁性納米材料后聚合獲得。磁性納米材料包括納米磁性鐵氧體、納米鎳、納米鈷、納米鐵材料；高分子材料包括聚異丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺類水凝膠聚合物、聚乙二醇、殼聚糖基質。
采用常用的共沉淀方法制備超順磁性的氧化鐵納米粒子，產(chǎn)物通過磁分離洗滌4次后，用水稀釋成3g/l水基Fe3O4磁性液體，然后用鹽酸調(diào)節(jié)pH＝3，在攪拌條件下按總鐵量的5％加入谷氨酸進行表面修飾，攪拌4h后，磁分離洗滌4次，最后用水稀釋成20g/l濃度的穩(wěn)定的水基Fe3O4/Glu磁性液體。
選擇醫(yī)用卡波普2940或海藻酸鈉作為形成凝膠的高分子基質。于2％卡波普2940溶脹液50ml中加入50ml Fe3O4/Glu磁性液體，或于4％海藻酸鈉50ml溶液中加入50ml Fe3O4/Glu磁性液體，調(diào)節(jié)pH為6-7，然后通過蒸發(fā)水分或加入電解質形成包含氧化鐵納米粒子的高分子凝膠，即磁性凝膠。
結合平面線圈產(chǎn)生藥庫中交變磁場部分平面線圈可采用一般微細加工制備平面元件的方式，平面線圈5有一個或多個，分別與外部的中高頻磁場發(fā)生電路相接，該線圈匝數(shù)為3-30匝，線圈外經(jīng)為30-60毫米。直接做在粘貼層背面，或者在硅、樹脂基片上完成，待基片減薄后帖服于粘貼層背面。線圈引線通過線架再經(jīng)背面保護外殼(塑料)引出連接于外接磁場激勵電路。
該外接磁場激勵電路的主要參數(shù)為如工作電流值上限定為5安培，正常工作時，依據(jù)頻率的改變，工作電流值的變化較大，一般在0.3～5A之間。工作頻率根據(jù)設計要求，可以分段選擇，范圍為200k～850kHz。線圈中溫度控制的交變磁場參數(shù)范圍平面線圈中心場強毫奧斯特量級以上；頻率200-800kHz。
權利要求
1.一種磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器，其特征在于該給藥器由背面保護外殼(1)、粘貼層(2)、磁性凝膠基質藥庫(3)、電極(4)、平面線圈(5)所組成；在背面保護外殼(1)內(nèi)的上部設有電極(4)，在背面保護外殼(1)內(nèi)的下部設有粘貼層(2)，在粘貼層(2)的上面設有平面線圈(5)，背面保護外殼(1)與粘貼層(2)組成的內(nèi)部空間是磁性凝膠基質藥庫(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器，其特征在于平面線圈(5)有一個或多個，分別與外部的中高頻磁場發(fā)生電路相接，該線圈匝數(shù)為3-30匝，線圈外經(jīng)為30-60毫米。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器，其特征在于磁性凝膠基質藥庫(3)中的磁性凝膠由高分子材料混合納米磁性材料構成，或者采用高分子單體結合磁性納米材料后聚合獲得。
4.根據(jù)權利要求3所述的磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器，其特征在于磁性納米材料包括納米磁性鐵氧體、納米鎳、納米鈷、納米鐵材料；高分子材料包括聚異丙基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺類水凝膠聚合物、聚乙二醇、殼聚糖基質。
全文摘要
磁致熱協(xié)同電助透皮給藥器是一種用于從皮膚表面給藥的裝置，涉及生物醫(yī)學工程中的透皮給藥技術。該給藥器由背面保護外殼(1)、粘貼層(2)、磁性凝膠基質藥庫(3)、電極(4)、平面線圈(5)所組成；在背面保護外殼(1)內(nèi)的上部設有電極(4)，在背面保護外殼(1)內(nèi)的下部設有粘貼層(2)，在粘貼層(2)的上面設有平面線圈(5)，背面保護外殼(1)與粘貼層(2)組成的內(nèi)部空間是磁性凝膠基質藥庫(3)。平面線圈(5)有一個或多個，分別與外部的中高頻磁場發(fā)生電路相接，該線圈匝數(shù)為3－30匝，線圈外經(jīng)為30－60毫米。通過結合外加交變磁場與磁性水凝膠可進一步加大藥物的透皮量。
文檔編號A61M37/00GK1748809SQ200510094029
公開日2006年3月22日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權日2005年8月26日
發(fā)明者顧寧, 黃雷, 張宇, 張曉佳, 馬明 申請人:東南大學