一种用于预防或治疗皮肤感染的微针贴片及其制备方法与流程

1.本发明属于抗感染药物技术领域，具体涉及一种用于预防或治疗皮肤感染的微针贴片及其制备方法。


背景技术：

2.皮肤伤口在日常生活中很容易发生，在突破了皮肤这层有效的保护屏障后，各类细菌容易直接接触伤口后造成感染，受感染的皮肤伤口愈合时间延长，部分会导致慢性感染使皮肤无法愈合，严重时导致败血症的发生。在临床上，通常使用静脉注射或口服抗菌药物来控制感染，但系统性给药通常会对人体的肝脏和肾脏产生危害，而且最后仅有少部分药物对控制伤口感染起作用，作用于伤口部分的药物浓度不足。
3.采用微针给药的方式来治疗伤口感染具有很大的前景，其能直接作用于伤口处进行持续的细菌消杀。例如cn107405301a公开了一种用于向皮肤递送活性成分的微针贴片，该微针贴片包括含有治疗活性成分的尖端部分和快速溶解性背衬层部分，可以使药物在伤口处持续释放。
4.然而目前主流抗菌微针采用的药物都是有机抗菌剂或无机抗菌剂或是复合抗菌剂，这些抗菌剂都容易产生耐药性并具有一定的细胞毒性，使得伤口产生抗药性，不利于伤口的愈合。而现有的一些天然杀菌剂虽然耐药性和细胞毒性较低，却难以实际应用至抗菌微针中，其存在的缺陷为：1、天然杀菌剂普遍存在耐热性不足的问题，在制备常规液体口服制剂、注射制剂或药膏时，该问题不明显，而在制备微针制剂时，由于需要采用水溶性高分子聚合物作为骨架材料，而水溶性高分子聚合物难以在常温下溶解，在制备过程中需要较高的温度以促进其在水中的溶解和分散，这通常会导致天然杀菌剂的部分失效或是挥发油类物质的减少，进而影响其抗菌效果；2、微针需要具备一定的结构强度以刺穿表皮层以将药物递送至真皮层，而天然杀菌剂通常以精油的形式添加，会极大影响微针的结构强度，进而使得制备得到微针强度偏低，容易在按压过程中提前断裂，进而影响药物递送效果。


技术实现要素：

5.针对现有天然杀菌剂微针存在耐热性不足和结构强度不足的问题，本发明提供了一种用于预防或治疗皮肤感染的微针贴片及其制备方法。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本发明提供了一种用于预防或治疗皮肤感染的微针贴片，包括外层辅料以及设置于所述外层辅料单侧表面的多个微针，所述微针包括以下重量组分：改性天然杀菌剂 5~30份、纳米替加环素 2~7份和第一水溶性高分子聚合物 252~306份；所述改性天然杀菌剂包括以下重量组分：
草豆蔻3~7份、莪术1~2份、黄连1~3份、黄柏2~4份、三颗针1~4份和甘蔗渣纤维 4~10份；所述外层辅料包括以下重量组分：抑菌剂 3~8份、止血材料 13~18份和第二水溶性高分子聚合物 252~306份。
7.可选的，所述甘蔗渣纤维的直径为12~28μm，长度为0.42~3.77mm。
8.可选的，所述第一水溶性高分子聚合物选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、透明质酸、胶原蛋白、丝素蛋白、明胶、羟丙基甲基纤维素、硫酸软骨素、糊精、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、硫酸葡聚糖、糖原、直链淀粉、葡聚糖、羟丙基纤维素、糖苷、壳聚糖中的一种或多种。
9.可选的，所述微针还包括糖类48-52份和盐12-18份。
10.可选的，所述糖类选自蔗糖、海藻糖中的一种或多种，所述盐选自氯化钠。
11.可选的，所述抑菌剂选自α-氰基丙烯酸乙酯和银-铜复合纳米粒子中的一种或多种。
12.可选的，所述止血材料选自纳米载银沸石。
13.可选的，所述外层辅料还包括止痛剂3~6份，所述止痛剂选自地佐辛和罗哌卡因中的一种或多种。
14.可选的，所述外层辅料和所述微针还包括水，以质量计，所述微针和所述外层辅料的含水量为0.1%~15%。
15.另一方面，本发明提供了如上所述的微针贴片的制备方法，包括以下操作步骤：按重量份称取草豆蔻3~7份、莪术1~2份、黄连1~3份、黄柏2~4份、三颗针1~4份和甘蔗渣纤维4~10份进行混合，得到改性天然杀菌剂；按重量份称取改性天然杀菌剂5~30份、纳米替加环素 2~7份、第一水溶性高分子聚合物252~306份和水517~620份，在85℃~95℃条件下加热并超声分散得到微针成型液；按重量份称取抑菌剂 3~8份、止血材料 13~18份、第二水溶性高分子聚合物 252~306份和水517~620份，在85℃~95℃条件下加热并超声分散得到衬底成型液；将微针成型液施加于微针成型模具的微针腔中，脱水收缩得到微针的针尖部分；继续施加衬底成型液于微针成型模具上，脱水得到连接所述针尖部分的针体部分以及连接所述针体部分的外层辅料，脱模得到微针贴片。
16.根据本发明提供的微针贴片，为了降低有机或无机杀菌剂的细胞毒性，采用天然杀菌剂（草豆蔻、莪术、黄连、黄柏、三颗针）与有机杀菌剂纳米替加环素配合，能够在较低的细胞毒性下保持对于细菌生长的抑制效果，同时，为了避免天然杀菌剂的加入对于耐热性和微针强度的影响，采用了甘蔗渣纤维对天然杀菌剂进行改性，该改性方法为在上述天然杀菌剂中的一种或多种物料中加入甘蔗渣纤维进行共混，甘蔗渣纤维具有良好的吸液性，与天然杀菌剂相容性较好，改性后天然杀菌剂的耐热性得到了较大的提升，能够达到接近150摄氏度的耐热效果，满足微针成型液的制备温度需求，且天然杀菌剂吸附于甘蔗渣纤维上，具有一定的缓释效果，能够延长该微针贴片的抗菌效果；同时，发明人意外发现，加入的甘蔗渣纤维能够在成型的微针中形成三维交织的网状支撑结构，微针的强度不仅没有因为天然杀菌剂的加入劣化，反而有所提升，进而达到了较好的表皮穿刺的效果，有利于提升给药剂量的稳定性。
17.通过在所述外层辅料中加入抑菌剂，在微针递送改性天然杀菌剂和纳米替加环素的同时还能有效避免后续性感染，长效抑菌。同时，所述外层辅料中含有的止血材料能够加速创口结痂，加速止血，有利于避免细菌侵入。
具体实施方式
18.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.本发明实施例提供了一种用于预防或治疗皮肤感染的微针贴片，包括外层辅料以及设置于所述外层辅料单侧表面的多个微针，所述微针包括以下重量组分：改性天然杀菌剂 5~30份、纳米替加环素 2~7份和第一水溶性高分子聚合物 252~306份；所述改性天然杀菌剂包括以下重量组分：草豆蔻3~7份、莪术1~2份、黄连1~3份、黄柏2~4份、三颗针1~4份和甘蔗渣纤维 4~10份；所述外层辅料包括以下重量组分：抑菌剂 3~8份、止血材料 13~18份和第二水溶性高分子聚合物 252~306份。
20.采用微针作为药物递送载体，针刺本身会调动机体应激能力，接触兴奋和肌肉紧张，针刺镇痛作用能使体内的内啡肽升高，这种多肽类物质可产生一定麻醉作用。
21.为了降低有机或无机杀菌剂的细胞毒性，采用天然杀菌剂（草豆蔻、莪术、黄连、黄柏、三颗针）与有机杀菌剂纳米替加环素配合，能够在较低的细胞毒性下保持对于细菌生长的抑制效果，同时，为了避免天然杀菌剂的加入对于耐热性和微针强度的影响，采用了甘蔗渣纤维对天然杀菌剂进行改性，该改性方法为在上述天然杀菌剂中的一种或多种物料中加入甘蔗渣纤维进行共混，甘蔗渣纤维具有良好的吸液性，与天然杀菌剂相容性较好，改性后天然杀菌剂的耐热性得到了较大的提升，能够达到接近150摄氏度的耐热效果，满足微针成型液的制备温度需求，且天然杀菌剂吸附于甘蔗渣纤维上，具有一定的缓释效果，能够延长该微针贴片的抗菌效果；同时，发明人意外发现，加入的甘蔗渣纤维能够在成型的微针中形成三维交织的网状支撑结构，微针的强度不仅没有因为天然杀菌剂的加入劣化，反而有所提升，进而达到了较好的表皮穿刺的效果，有利于提升给药剂量的稳定性。
22.通过在所述外层辅料中加入抑菌剂，在微针递送改性天然杀菌剂和纳米替加环素的同时还能有效避免后续性感染，长效抑菌。同时，所述外层辅料中含有的止血材料能够加速创口结痂，加速止血，有利于避免细菌侵入。
23.所述微针中，所述甘蔗渣纤维的添加量与所述改性天然杀菌剂的耐热性以及所述微针的强度具有关联性，当所述甘蔗渣纤维的添加量过少时，无法充分吸附天然杀菌剂，对于所述改性天然杀菌剂的耐热性提升较低，同时也不利于微针强度的提升；当所述甘蔗渣纤维的添加量过多时，会导致其他组分，如天然杀菌剂、纳米替加环素和第一水溶性高分子聚合物的含量的下降，且甘蔗渣纤维无法完全浸润，进而影响其对细菌生长的抑制效果，同时也不利于微针强度的提升。
24.需要说明的是，为保证甘蔗渣纤维对于天然杀菌剂的吸附改性，本微针中的甘蔗
渣纤维不能替换为水溶性纤维或其他不具有吸附能力的纤维。
25.采用草豆蔻、莪术、黄连、黄柏和三颗针作为组合的天然杀菌剂，通过多种天然杀菌剂和纳米替加环素的配伍使用，能够极大地避免病原体产生耐药性的情况。
26.其中，草豆蔻：主要含有桉油精、蛇麻烯、反麝子油醇、樟脑等挥发油；姜素、乔松素、小豆蔻明等黄酮类成分；还含有桤木酮、皂苛类等。具有抗溃疡、抗病原微生物、改善脓毒血症、抗氧化和抗炎等作用。
27.莪术：含挥发油类成分。其中温郁金含有a-蒎烯、β-蒎烯、 樟脑、1,8-桉叶醇、 龙脑、莪术醇、异莪术烯醇等。广西莪术含有a-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯、龙脑、樟脑、丁香酚、姜烯、莪术醇、莪术酮、芳姜酮、姜黄酮、去水莪术酮等。具有抗菌、抗炎、提高白细胞作用、止痛的功效。
28.黄连：含有小檗碱、黄连碱、药根碱、巴马汀(掌叶防己碱)、棕榈碱、非洲防己碱、栏碱、表小檗碱等异喹啉类生物碱。还含有黄柏酮、黄柏内酯、阿魏酸、绿原酸等成分，具有清热燥湿、泻火解毒和抗病原微生物的病理作用。
29.黄柏：主要含小檗碱、栏花碱、黄柏碱、药根碱、掌叶防己碱等多种生物碱。此外，还含有黄柏内酯、黄柏酮、黄柏酮酸等苦味质成分及7-脱氢豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇等甾体成分。具有清热燥湿、解毒疗疮的功效，具体的，对溶血性链球菌，金黄色葡萄球菌，淋球菌和弗氏、志贺氏痢疾杆菌等均有抗菌作用，并有增强白血球吞噬作用。
30.三颗针：主要成分为小檗碱、药根碱和掌叶防己碱等，其中小檗碱又称为黄连素，在三颗针中含量比较丰富，因此，三颗针也与黄连具有类似的清热燥湿、泻火解毒和抗病原微生物的功效。
31.需要说明的是，在本发明的描述中，天然杀菌剂的添加主要通过精油的形式添加，例如采用草豆蔻、莪术、黄连、黄柏和三颗针所对应的精油作为所述天然杀菌剂，所述精油可通过蒸馏、溶剂萃取、压榨、超临界萃取等方式获取，优选采用超临界萃取的方式进行精油的获取。
32.在一些实施例中，所述微针贴片上微针为锥形结构，如圆尖锥、椭圆形尖锥、规则多边形尖锥、不规则多边形尖锥等。所述微针的高度为0.001μm
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1000μm，最大直径为 0.005-3000μm。同时，为了保证微针阵列具有一定密度，所述微针之间的距离为4μm-1000μm。
33.所述微针贴片上的微针成型方式为：在微针成型模具上设置多个微针腔，通过在微针腔中填充微针成型液并干燥固化得到微针。
34.在一些实施例中，所述甘蔗渣纤维的直径为12~28μm，长度为0.42~3.77mm。
35.为保证所述甘蔗渣纤维能够充分分散于微针成型液中，同时能够顺利进入到微针成型模具的微针腔中，所述甘蔗渣纤维需具有较小的直径和长度，在一些情况下，可通过球磨和水解等方式使甘蔗渣纤维细化。
36.在一些实施例中，所述第一水溶性高分子聚合物选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、透明质酸、胶原蛋白、丝素蛋白、明胶、羟丙基甲基纤维素、硫酸软骨素、糊精、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、硫酸葡聚糖、糖原、直链淀粉、葡聚糖、羟丙基纤维素、糖苷、壳聚糖中的一种或多种。
37.在一些实施例中，所述微针还包括糖类48-52份和盐12-18份。
38.在微针贴剂中，糖类主要用作稳定剂。是一种生物相容性佳、稳定性高、成本低、安全性好的碳水化合物。制备的微针机械强度佳，给药时能在皮肤中快速释放有效成分，当皮肤吸收糖类时，其在体内可生物降解的，肾脏会逐渐将其清除。
39.所述盐用于平衡渗透压。
40.在一些实施例中，所述糖类选自蔗糖、海藻糖中的一种或多种，所述盐选自氯化钠。
41.在一些实施例中，所述第一水溶性高分子聚合物选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、透明质酸、胶原蛋白、丝素蛋白、明胶、羟丙基甲基纤维素、硫酸软骨素、糊精、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、硫酸葡聚糖、糖原、直链淀粉、葡聚糖、羟丙基纤维素、糖苷、壳聚糖中的一种或多种。
42.在一些实施例中，所述抑菌剂选自α-氰基丙烯酸乙酯和银-铜复合纳米粒子中的一种或多种。
43.在一些实施例中，所述止血材料选自纳米载银沸石。
44.在一些实施例中，所述外层辅料还包括止痛剂3~6份，所述止痛剂选自地佐辛和罗哌卡因中的一种或多种。
45.所述止痛剂用于减少创口疼痛。
46.在一些实施例中，所述微针和所述外层辅料还包括水，所述微针和所述外层辅料中含有的水来源于制备过程中加入的水，用于分散各组分以得到液态的成型液，在干燥固化的过程中，通常无法完全去除，因此，会在所述微针和所述外层辅料残留一定的水，残留的水量通过干燥方式的不同具有不同的量，在一些实施例中，以质量计，所述微针和所述外层辅料的含水量为0.1%~15%。
47.本发明的另一实施例提供了如上所述的微针贴片的制备方法，包括以下操作步骤：按重量份称取草豆蔻3~7份、莪术1~2份、黄连1~3份、黄柏2~4份、三颗针1~4份和甘蔗渣纤维4~10份进行混合，得到改性天然杀菌剂；按重量份称取改性天然杀菌剂5~30份、纳米替加环素 2~7份、第一水溶性高分子聚合物252~306份和水517~620份，在85℃~95℃条件下加热并超声分散得到微针成型液；按重量份称取抑菌剂 3~8份、止血材料 13~18份、第二水溶性高分子聚合物 252~306份和水517~620份，在85℃~95℃条件下加热并超声分散得到衬底成型液；将微针成型液施加于微针成型模具的微针腔中，脱水收缩得到微针的针尖部分；继续施加衬底成型液于微针成型模具上，脱水得到连接所述针尖部分的针体部分以及连接所述针体部分的外层辅料，脱模得到微针贴片。
48.在一些实施例中，所述微针成型液中还加入有糖类48-52份和盐12-18份。
49.在一些实施例中，所述衬底成型液中还加入有止痛剂3~6份。
50.在一些实施例中，所述微针成型模具包括支撑板和多个微针成型区，所述微针成型区的形状与所需制备的微针贴片的外层辅料形状一致，多个所述微针成型区间隔嵌入于所述支撑板上，且所述支撑板为刚性材料，所述微针成型区为柔性透气材料。
51.在一些实施例中，所述刚性材料选自单晶硅、不锈钢、铝板、钛板、硅酸盐玻璃、石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、聚醚醚酮（peek）、丙烷磺酸吡啶嗡盐等，所述柔性材料选自硅氧
烷。
52.本实施例采用柔性材料和刚性材料结合制备微针成型模具，通过将柔性材料的微针成型区固定于刚性材料的支撑板上，使得所述支撑板对于所述微针成型区具有支撑和固定作用，用于保持所述微针成型区形态的稳定性；所述微针成型区上设置的微针腔用于微针的固化成型，采用柔性材料有利于减小微针脱模过程中所受应力的作用，提高微针脱模后的完整性，同时，通过刚性材料的支撑板对微针成型区进行形态固定，可避免所述微针成型区在成型液固化收缩的过程中发生形变，进而有效改善微针的成型效果和脱模完整性。
53.在一些实施例中，将微针成型液和衬底成型液施加于微针成型模具时，对所述微针成型模具进行抽真空处理，以促进填充也对于微针成型模具的填充速率，同时避免在成型的微针中残留气泡。
54.在不同实施例中，施加成型液时，可采用加压喷射、雾化喷射、辊涂、刷涂、注射、丝网印刷、刮涂的方式将微针成型液和衬底成型液导入到所述微针成型模具中。
55.在优选的实施例中，采用刮涂的方式在所述微针成型模具中施加微针成型液和衬底成型液。
56.在一些实施例中，所述脱水操作为冷风脱水，具体的，在-40-35℃的温度下风干3-4h。同时，将风速控制在范围风速为0.5-5m/s内，这样既不会将成型液吹出微针成型模具，也不会因风速太低导致固化速率降低，影响生产效率。
57.以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
58.表1
实施例1本实施例用于说明本发明公开的微针贴片及其制备方法，包括以下操作：按表1实施例1所示重量份称取草豆蔻、莪术、黄连、黄柏、三颗针与甘蔗渣纤维进行共混改性，再加入如表1实施例1所示的纳米替加环素，再与聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖、氯化钠和水共混，在85℃~95℃条件下加热并超声分散得到微针成型液；按表1实施例1所示重量份称取地佐辛或罗哌卡因、α-氰基丙烯酸乙酯、银-铜复合纳米粒子、纳米载银沸石、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和水，在85℃~95℃条件下加热并超声分散得到衬底成型液；将微针成型液施加于微针成型模具的微针腔中，真空抽吸，脱水收缩得到微针的针尖部分；继续施加衬底成型液于微针成型模具上，真空抽吸，脱水得到连接所述针尖部分的针体部分以及连接所述针体部分的外层辅料，脱模得到微针贴片。
59.实施例2~7实施例2~7用于说明本发明公开的微针贴片及其制备方法，包括实施例1中的大部分操作步骤，其不同之处在于：采用表1中实施例2~7所示的物质组分和添加量。
60.对比例1~4对比例1~4用于对比说明本发明公开的微针贴片及其制备方法，包括实施例1中的大部分操作步骤，其不同之处在于：
采用表1中对比例1~4所示的物质组分和添加量。
61.性能测试1、万能材料试验机直压以测试针强度：将上述实施例1~7和对比例1~4制备得到的微针贴片置于万能材料实验压盘上，启动仪器，压力传感器向下位移，当压力传感器检测到微针断裂时记录断裂点压力。压力传感器上压头直径8mm，约共压到194根针，得到如下实验结果：表2由表2的测试结果可以看出，通过在微针成型液中加入甘蔗渣纤维，能够有效提高微针的结构强度，而不添加甘蔗渣纤维的对比例1中，可以看出微针强度具有明显的劣化，推测是由于草豆蔻、莪术、黄连、黄柏、三颗针等精油的加入导致微针强度的下降，而加入过量甘蔗渣纤维的对比例2中，微针强度同样不足，说明过量甘蔗渣纤维同样不利于微针强度的提高。
62.2、经实施例1~7和对比例1~4制得的微针成型液处理后的菌液（金黄色葡萄球菌，10
5 cfu/ml 或大肠杆菌， 10
8 cfu/ml）在37 ℃ 培养箱中共培养4 h，取10μl 菌液滴加到lb 固体培养基上涂板，每组3 个平行样。平板倒置放到37 ℃ 培养箱中12 h 后，取出平板拍照并记录细菌菌落数，与zr-fc mof 共培养的细菌为试验组，未与zr-fc mof 共培养的细菌为阴性对照组，通过试验组和对照组的菌落数计算抗菌率（ra），计算公式如下：ra =(1-nsample/nnegative)
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100%nnegative 为阴性组的细菌菌落数，nsample 为试验组的细菌菌落数。
63.表3
由实施例1~7和对比例3、4的测试结果可以看出，草豆蔻、莪术、黄连、黄柏、三颗针等天然杀菌剂与有机杀菌剂纳米替加环素在抑制细菌生长方面具有较好的协同作用，能够更加有效地杀灭细菌。从实施例1~7和对比例1的测试结果可以看出，对比例1中即使同时添加了天然杀菌剂与有机杀菌剂，但其对于细菌生长的抑制作用仍劣于实施例1~7，推测是由于对比例1中没有加入甘蔗渣纤维，从而天然杀菌剂的耐热性不足，在混合的加热过程中出现部分挥发或活性成分的失效，同时加热过程对于纳米替加环素的活性也存在影响，进而导致了其细菌抑制效果的下降。
64.3、使用链脲佐菌素诱导balb/c小鼠成为糖尿病小鼠，将balb/c小鼠随机分为13组，每组数量为十只。对小鼠的表皮层切割条形的创口，创口深度以深入表皮层和真皮层并露出皮下组织为准，切口长度为20mm，将1
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108cfu/ml的金黄色葡萄球菌与大肠杆菌混合菌液棉签蘸取轻涂在伤口表面，以进行细菌接种，建立细菌感染创面模型。分别将实施例1~7和对比例1~4制得的微针贴片贴附于其中一组小鼠的创口上，并进行1min的持续按压，同时设置空白的微针贴片作为对照组，微针贴片每日更换一次。每天对各组小鼠伤口愈合情况进行记录，以创口结痂且无明显炎症作为愈合标准，测试结果填入表4。
65.表4
由表4的测试结果可知，采用本发明提供的微针贴片能够有效抑制小鼠创口上细菌的生长，从而起到较好的促进创口愈合的作用，同时，从对比例2的测试结果可以看出，其小鼠愈合比例甚至低于其他对比例，结合表2数据，说明加入有过量的甘蔗渣纤维会导致微针强度的下降，进而在进行微针贴片的给药时，微针出现折断问题，进而使得给药剂量过小而影响给药效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。