制剂新剂型和新技术
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疼痛，所以微针的长度影响药物的经皮吸收。 微针的长度还没有统一标准，文献所报道长度一般在 100～2000μ m。
CPU
2.微针的形状：
设计3种针形微针（图 2）：三角形微针、梯形微针和矛 形微针，并研究各种针形微针对模型药物鬼臼毒素的促渗能 力。实验结果显示不同针形微针所引起的鬼臼毒素在皮肤中 的滞留量有显著差异，对鬼臼毒素的促渗能力按三角形、梯 形、矛形依次增强。药物透皮吸收跟微针横截面积的大小有 关：横截面积越大，所受阻力越大，因此刺入皮肤的有效深 度越短，对皮肤造成的微孔孔径较小，药物透过率越小。
使更多的药物经皮给药成为可能。
2.微针技术的安全性没有得到明确的肯定，制约了微针技术的 临床应用。微针经皮给药的安全性在于其给药过程中药物的释 放是否可控，微针刺入皮肤后是否会造成破坏性损伤导致疼痛 感或炎症反应，以及其在皮肤上造成的空隙是否可逆，这些都
是微针技术面临的挑战。
CPU
CPU
Thank you ！
CPU
与传统的给药方式相比，透皮给药有许多优点：
避免因口服给药而产生的肠胃内消化酶对药物的分解、 破坏作用和肝脏的“首过效应”避免因静脉注射而引 起的痛楚和感染； 通过控制药剂输送的速率， 维持恒定的血药浓度增 加疗效； 降低药物的毒副作用和胃肠道反应； 随时可中断给药改善患者的顺应性等；
CPU
图4.不同针形（平型、尖型）微针阵列
3.药物的相对分子质量：
根据对微针阵列刺入皮肤可转运药物的相对分子质量范围 进行初步研究：采用针长为 550、700和900μ m的微针分别处 理新鲜离体人皮肤，用瀑布蓝、右旋糖酐-瀑布蓝、异硫氰酸 荧光素-右旋糖酐为模型化合物进行透皮给药。研究发现，3种
使储存室的药物直接穿过表皮，在真皮层
中进一步扩散。超声发射器为流体媒介提 供声空化能量使大分子药物进入皮肤的速
率增加。空心微针的机械性能和低频超声
图5.微针联合低频超声技术
的电传感性协同作用提高了大分子药物的 经皮传输速度和经皮透过率。
CPU
五、结语
1.微针给药兼有传统注射给药和经皮给药的双重优点,可以显 著提高药物特别是大分子类药物的透皮速率和吸收量。微针技 术与其他物理技术（离子导入、电穿孔、超声导入法等）联用
CPU
图3.星形硅微针阵列
研究对不同针形微针（针尖为平型和尖型，图4）给药以及传统局部用药的效 果进行对比。选用烟酸甲酯（血管扩张药）作为模型药物，分别对11名健康受试者 的手和前臂进行微针及传统的局部给药，然后利用激光多普勒灌注监测器记录给药 部位所出现的血流量的最大值以及最大血流值出现的时间，对不同针形微针的给药 特点及其与传统的局部用药之间的差异进行研究。试验结果发现，微针给药达到最 大血流值所需要的时间远小于传统局部给药所需要的时间，而两种不同形状的微针 之间的达峰时间却没有显著性差异。此外还发现尖型微针达到的最大血流值在三者 中最高，研究认为这可能是该形微针不易发生堵塞的缘故。这些试验证明微针针形 的设计（平型或尖型）也是影响其药物释药能力的因素之一。
三、促进药物经皮吸收的因素
1.微针的长度： 皮肤的角质层厚约10～20μ m，是一层死组织，没有血管 和神经，却是药物经皮吸收的主要障碍；表皮层位于外皮下 约50～100μ m处，含有少量活细胞及神经，不含血管；更深 处的真皮中含有大量的活细胞、神经及血管。设计的微针长
度应能刺入皮肤达到治疗作用又不触及神经组织以避免产生
低频中孔微针对钙黄绿素和牛血清白蛋白进行经皮给药。实 验表明，微针穿刺与低频超声联合使用使药物累积透过量最 大化，高于单独使用低频超声给药或微针穿刺给药。
CPU
微针联合低频超声技术如图2所示，由 3部分组成：空心微针阵列、超声发射器和 两者组合后形成的储药室。通过空心微针 阵列刺破角质层，形成亲水微流体通道，
CPU
对微针刺入皮肤数值进行 模拟，利用数值模拟方法形 象地揭示了微针刺入皮肤过
程中微针与皮肤的相互作用
机制。
图1微针刺入皮肤过程中皮肤的变形和破坏
CPU
图1（a）～（d）所示为微针的整个刺入过程。微针顶端半径 30μ m，长度为720μ m，针壁角60°，微针以1.1mm/s的速度 刺入皮肤，随着微针向下移动，微针与皮肤接触，当皮肤中 与微针针尖接触的单元受力达到所定义的失效准则时，单元 失效并被删除，相邻接点被分开，微针即刺破皮肤表面，刺 入皮肤。图1（e）～（h）是与图1（a）～（d）所对应的微 针刺入皮肤过程中皮肤的变形和破坏。发现当微针向下移动 位移（d）为198μ m时，微针刺破皮肤表面。图1（e） （d=0μ m）表示皮肤变形前状态，此时微针针尖刚要开始接 触皮肤表面。图1（f）（d=8.8μ m）显示微针与皮肤表面接 触后，皮肤开始弯曲变形，此时针尖尚未刺破皮肤表面。图1 （g）（d=220μ m）和图1（h）（d=352μ m）则显示的是微针 刺破皮肤表面以后，随着微针继续刺入皮肤，皮肤的变形和 破坏。他们进行的数值模拟比较准确地反映微针刺入皮肤过 CPU 程中皮肤的变形和破坏。
CPU
2.与电穿孔复合： 电穿孔技术，是指在高电压脉冲电流作用下皮肤角质层 形成短暂、可逆的水性孔道而增加药物渗透的方法。微针可
刺穿皮肤角质层，打开给药通路，产生微通道，允许药物通
过。将微针技术与电穿孔技术联合使用可以进一步增加药物 的经皮吸收效果。
CPU
3.与超声导入复合： 研究如何改善大分子药物皮肤透过率和透过速率，采用
物的吸收等问题。
微针的另一种给药方式是在微针表面包覆药物，然后刺入 皮肤给药，这种方式释药量取决于药物的包覆量，且与包覆量 成正相关。
CPU
四、复合技术
目前，微针经皮给药技术研究的热点之一是将微针技术 与促渗剂或其他物理促渗技术合用来增加药物的经皮吸收。
CPU
1.与离子导入复合： 离子导入技术是利用直流电将离子型药物或荷电中性 药物粒子经电极导入皮肤，从而进入组织或体循环的一种 方法。微针与离子导入复合，可以增强药物的促渗效应。
CPU
缺点： 然而，由于皮肤（特别是角质层）严重阻碍药物的透皮吸收， 即便在各种促渗剂的作用下，也仅能使部分小分子药物穿过 皮肤达到有效的药物浓度，大多数药物，尤其是蛋白类大分 子药物，即便是一些剂量低、疗效高的药物，透皮渗透速度 也难以满足治疗的需要。因此，皮肤尤其是角质层成为开发 透皮给药制剂的重大障碍，相关研究多，但产品少。为了改
图2.三角形、梯形、矛形微针阵列
CPU
研究星形硅微针阵列（图 3）对于不同油水分配系数化 学药物的体外透皮传递的影响。对吲哚美辛、酮洛芬、美索 巴莫、更昔洛韦4种化学药物经微针穿刺小鼠腹部皮肤后的体 外透皮特性进行比较研究。结果显示，星形硅微针阵列对水 溶性药物的促渗效果较脂溶性药物显著。可能由于角质层对 水溶性药物的阻碍作用更强，皮肤经微针穿透后形成微米级 孔洞,药物更易穿透皮肤，大大提高了水溶性药物的经皮传递。
药物制剂新剂型与新技术
CPU
微针技术在经皮给药中的应用
学号：104753121090 姓名：井源博
专业：药剂学
主要内容
概述
微针的透皮促渗机制 促进药物经皮渗透的因素
1
2
Βιβλιοθήκη Baidu
3
4
复合技术
结语
5
CPU
一、概述
1.经皮给药系统（transdermal drug delivery system,TDDS） 指药物以一定的速率通过皮肤，经毛细血管吸收进 入体循环而产生药效的一类制剂。
变这一现状，诸多物理透皮技术不断涌现，其中微针阵列技
术为经皮给药技术注入了新的活力。
CPU
微针（micro-needle）是指直径几十微米、长度
100～1000um 的针状结构。由微针组成的微针阵列是一 种较新的通过皮肤给药途径，它不仅能够刺穿皮肤上层 组织创造出允许药物大分子甚至药物颗粒直接传入皮下 的微米尺寸通道，而且由于不触及神经末梢，没有疼痛
微针可大幅度提高这三种物质的透皮速率，微针对这三种物质
的促渗效果分别是瀑布蓝＞右旋糖酐-瀑布蓝＞异硫氰酸荧光 素-右旋糖酐，对相对分子质量小的物质促渗效果更好。
CPU
4.微针的给药式：
微针的给药方式主要有两种，一种是先将微针刺入皮肤， 在皮肤上形成微通道后，再贴上含药贴剂或者直接涂抹药液。 微针刺入皮肤的次数越少，贴剂中的药物的浓度越高，药物透 皮速率越高。但存在插入时间过长可能导致微通道堵塞影响药
及破坏性皮肤损伤，因此通过微针皮肤给药具有良好的
发展前景和商业实用价值。
CPU
二、微针的透皮促进机制
微针的促渗机制与其他物理促渗方法不同,它无需打乱 皮肤角质层脂质的有序排列，而是在角质层上造成事实上的 通道, 这种通道是可见的, 垂直于皮肤的。说明微针是利用
在皮肤角质层产生的微小孔道来增加药物的经皮吸收。
CPU
2.微针的形状：
设计3种针形微针（图 2）：三角形微针、梯形微针和矛 形微针，并研究各种针形微针对模型药物鬼臼毒素的促渗能 力。实验结果显示不同针形微针所引起的鬼臼毒素在皮肤中 的滞留量有显著差异，对鬼臼毒素的促渗能力按三角形、梯 形、矛形依次增强。药物透皮吸收跟微针横截面积的大小有 关：横截面积越大，所受阻力越大，因此刺入皮肤的有效深 度越短，对皮肤造成的微孔孔径较小，药物透过率越小。
使更多的药物经皮给药成为可能。
2.微针技术的安全性没有得到明确的肯定，制约了微针技术的 临床应用。微针经皮给药的安全性在于其给药过程中药物的释 放是否可控，微针刺入皮肤后是否会造成破坏性损伤导致疼痛 感或炎症反应，以及其在皮肤上造成的空隙是否可逆，这些都
是微针技术面临的挑战。
CPU
CPU
Thank you ！
CPU
与传统的给药方式相比，透皮给药有许多优点：
避免因口服给药而产生的肠胃内消化酶对药物的分解、 破坏作用和肝脏的“首过效应”避免因静脉注射而引 起的痛楚和感染； 通过控制药剂输送的速率， 维持恒定的血药浓度增 加疗效； 降低药物的毒副作用和胃肠道反应； 随时可中断给药改善患者的顺应性等；
CPU
图4.不同针形（平型、尖型）微针阵列
3.药物的相对分子质量：
根据对微针阵列刺入皮肤可转运药物的相对分子质量范围 进行初步研究：采用针长为 550、700和900μ m的微针分别处 理新鲜离体人皮肤，用瀑布蓝、右旋糖酐-瀑布蓝、异硫氰酸 荧光素-右旋糖酐为模型化合物进行透皮给药。研究发现，3种
使储存室的药物直接穿过表皮，在真皮层
中进一步扩散。超声发射器为流体媒介提 供声空化能量使大分子药物进入皮肤的速
率增加。空心微针的机械性能和低频超声
图5.微针联合低频超声技术
的电传感性协同作用提高了大分子药物的 经皮传输速度和经皮透过率。
CPU
五、结语
1.微针给药兼有传统注射给药和经皮给药的双重优点,可以显 著提高药物特别是大分子类药物的透皮速率和吸收量。微针技 术与其他物理技术（离子导入、电穿孔、超声导入法等）联用
CPU
图3.星形硅微针阵列
研究对不同针形微针（针尖为平型和尖型，图4）给药以及传统局部用药的效 果进行对比。选用烟酸甲酯（血管扩张药）作为模型药物，分别对11名健康受试者 的手和前臂进行微针及传统的局部给药，然后利用激光多普勒灌注监测器记录给药 部位所出现的血流量的最大值以及最大血流值出现的时间，对不同针形微针的给药 特点及其与传统的局部用药之间的差异进行研究。试验结果发现，微针给药达到最 大血流值所需要的时间远小于传统局部给药所需要的时间，而两种不同形状的微针 之间的达峰时间却没有显著性差异。此外还发现尖型微针达到的最大血流值在三者 中最高，研究认为这可能是该形微针不易发生堵塞的缘故。这些试验证明微针针形 的设计（平型或尖型）也是影响其药物释药能力的因素之一。
三、促进药物经皮吸收的因素
1.微针的长度： 皮肤的角质层厚约10～20μ m，是一层死组织，没有血管 和神经，却是药物经皮吸收的主要障碍；表皮层位于外皮下 约50～100μ m处，含有少量活细胞及神经，不含血管；更深 处的真皮中含有大量的活细胞、神经及血管。设计的微针长
度应能刺入皮肤达到治疗作用又不触及神经组织以避免产生
低频中孔微针对钙黄绿素和牛血清白蛋白进行经皮给药。实 验表明，微针穿刺与低频超声联合使用使药物累积透过量最 大化，高于单独使用低频超声给药或微针穿刺给药。
CPU
微针联合低频超声技术如图2所示，由 3部分组成：空心微针阵列、超声发射器和 两者组合后形成的储药室。通过空心微针 阵列刺破角质层，形成亲水微流体通道，
CPU
对微针刺入皮肤数值进行 模拟，利用数值模拟方法形 象地揭示了微针刺入皮肤过
程中微针与皮肤的相互作用
机制。
图1微针刺入皮肤过程中皮肤的变形和破坏
CPU
图1（a）～（d）所示为微针的整个刺入过程。微针顶端半径 30μ m，长度为720μ m，针壁角60°，微针以1.1mm/s的速度 刺入皮肤，随着微针向下移动，微针与皮肤接触，当皮肤中 与微针针尖接触的单元受力达到所定义的失效准则时，单元 失效并被删除，相邻接点被分开，微针即刺破皮肤表面，刺 入皮肤。图1（e）～（h）是与图1（a）～（d）所对应的微 针刺入皮肤过程中皮肤的变形和破坏。发现当微针向下移动 位移（d）为198μ m时，微针刺破皮肤表面。图1（e） （d=0μ m）表示皮肤变形前状态，此时微针针尖刚要开始接 触皮肤表面。图1（f）（d=8.8μ m）显示微针与皮肤表面接 触后，皮肤开始弯曲变形，此时针尖尚未刺破皮肤表面。图1 （g）（d=220μ m）和图1（h）（d=352μ m）则显示的是微针 刺破皮肤表面以后，随着微针继续刺入皮肤，皮肤的变形和 破坏。他们进行的数值模拟比较准确地反映微针刺入皮肤过 CPU 程中皮肤的变形和破坏。
CPU
2.与电穿孔复合： 电穿孔技术，是指在高电压脉冲电流作用下皮肤角质层 形成短暂、可逆的水性孔道而增加药物渗透的方法。微针可
刺穿皮肤角质层，打开给药通路，产生微通道，允许药物通
过。将微针技术与电穿孔技术联合使用可以进一步增加药物 的经皮吸收效果。
CPU
3.与超声导入复合： 研究如何改善大分子药物皮肤透过率和透过速率，采用
物的吸收等问题。
微针的另一种给药方式是在微针表面包覆药物，然后刺入 皮肤给药，这种方式释药量取决于药物的包覆量，且与包覆量 成正相关。
CPU
四、复合技术
目前，微针经皮给药技术研究的热点之一是将微针技术 与促渗剂或其他物理促渗技术合用来增加药物的经皮吸收。
CPU
1.与离子导入复合： 离子导入技术是利用直流电将离子型药物或荷电中性 药物粒子经电极导入皮肤，从而进入组织或体循环的一种 方法。微针与离子导入复合，可以增强药物的促渗效应。
CPU
缺点： 然而，由于皮肤（特别是角质层）严重阻碍药物的透皮吸收， 即便在各种促渗剂的作用下，也仅能使部分小分子药物穿过 皮肤达到有效的药物浓度，大多数药物，尤其是蛋白类大分 子药物，即便是一些剂量低、疗效高的药物，透皮渗透速度 也难以满足治疗的需要。因此，皮肤尤其是角质层成为开发 透皮给药制剂的重大障碍，相关研究多，但产品少。为了改
图2.三角形、梯形、矛形微针阵列
CPU
研究星形硅微针阵列（图 3）对于不同油水分配系数化 学药物的体外透皮传递的影响。对吲哚美辛、酮洛芬、美索 巴莫、更昔洛韦4种化学药物经微针穿刺小鼠腹部皮肤后的体 外透皮特性进行比较研究。结果显示，星形硅微针阵列对水 溶性药物的促渗效果较脂溶性药物显著。可能由于角质层对 水溶性药物的阻碍作用更强，皮肤经微针穿透后形成微米级 孔洞,药物更易穿透皮肤，大大提高了水溶性药物的经皮传递。
药物制剂新剂型与新技术
CPU
微针技术在经皮给药中的应用
学号：104753121090 姓名：井源博
专业：药剂学
主要内容
概述
微针的透皮促渗机制 促进药物经皮渗透的因素
1
2
Βιβλιοθήκη Baidu
3
4
复合技术
结语
5
CPU
一、概述
1.经皮给药系统（transdermal drug delivery system,TDDS） 指药物以一定的速率通过皮肤，经毛细血管吸收进 入体循环而产生药效的一类制剂。
变这一现状，诸多物理透皮技术不断涌现，其中微针阵列技
术为经皮给药技术注入了新的活力。
CPU
微针（micro-needle）是指直径几十微米、长度
100～1000um 的针状结构。由微针组成的微针阵列是一 种较新的通过皮肤给药途径，它不仅能够刺穿皮肤上层 组织创造出允许药物大分子甚至药物颗粒直接传入皮下 的微米尺寸通道，而且由于不触及神经末梢，没有疼痛
微针可大幅度提高这三种物质的透皮速率，微针对这三种物质
的促渗效果分别是瀑布蓝＞右旋糖酐-瀑布蓝＞异硫氰酸荧光 素-右旋糖酐，对相对分子质量小的物质促渗效果更好。
CPU
4.微针的给药式：
微针的给药方式主要有两种，一种是先将微针刺入皮肤， 在皮肤上形成微通道后，再贴上含药贴剂或者直接涂抹药液。 微针刺入皮肤的次数越少，贴剂中的药物的浓度越高，药物透 皮速率越高。但存在插入时间过长可能导致微通道堵塞影响药
及破坏性皮肤损伤，因此通过微针皮肤给药具有良好的
发展前景和商业实用价值。
CPU
二、微针的透皮促进机制
微针的促渗机制与其他物理促渗方法不同,它无需打乱 皮肤角质层脂质的有序排列，而是在角质层上造成事实上的 通道, 这种通道是可见的, 垂直于皮肤的。说明微针是利用
在皮肤角质层产生的微小孔道来增加药物的经皮吸收。