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上海保圣物性測定儀關于新型透皮技術應用效果力學評價

微針的科普小知識：

微針是什么？

微針（Micro needles）MN是指包含多個微型針頭的陣列，針的長度一般為幾十微米至幾毫米，而其尖部直徑為幾十微米以下。微針是一種高效、安全、新型的經(jīng)皮給藥技術，擁有其他傳統(tǒng)經(jīng)皮給藥技術無法達到的優(yōu)勢。首先，微針打破了經(jīng)皮給藥中的重大屏障———角質(zhì)層對藥物的阻滯，不僅使藥物的遞送效率大大提升，還使得大分子藥物和親水性藥物的經(jīng)皮遞送成為可能。

微針材料可以為玻璃、糖、金屬、硅、聚合物、水凝膠等; 也有許多不同類型的微針，如中空微針、固體實心微針、可溶性微針和溶脹微針等，微針已應用于局部麻醉、免疫接種、微量取樣、DNA 給藥、皮膚美容、蛋白質(zhì)和多肽類藥物遞送等方面。

在最近關于流行病研究中，也有用微針作為疫苗載體，采用貼片型疫苗應用于疫情防控。微針不但體積微小，而且在性能上具有常規(guī)方法所不可比擬的特性——精確，高效，便利。這極大促進了生物醫(yī)學的發(fā)展，使該領域的儀器更具人性化。

微小的尺寸也使微針在強度和剛度上存在先天不足，如微針刺入過程中存在較多的力學問題，影響其穿刺有效性; 微針使用過程中存在的安全性問題，如微針斷裂造成有害殘留等; 較其他劑型而言，微針的載藥量較小; 微針的微創(chuàng)給藥對皮膚造成的影響等。

其中，微針的穿刺性能是微針能否成功應用的決定性因素，也是限制微針發(fā)展與推廣的一個關鍵，尤其是對由聚合物材料制備的可溶性微針來說至關重要。在穿刺過程中，由于皮膚的不均勻性、刺入過程中不可避免地移動等原因，微針會受到各種各樣的力，而當外界的力達到一定程度時，會使微針發(fā)生斷裂、彎曲等形變，影響微針的穿刺性能。

因此，微針需要有一定的機械強度去克服這些因素可能帶來的失敗，且不同的穿刺方式、生物因素等都會影響微針的穿刺性能。上海保圣微針強度測試儀TA.XTC-20可以作為一種單獨的體外方法模擬微針在體內(nèi)的穿刺過程，表征微針的機械性能和力學行為。

上海保圣微針強度測試儀應用于介孔微針強度 mesoporous microneedles (MMN) 應力-應變stress–strain分析、上海保圣微針強度測試儀TA.XTC-20對微針尺寸力學效果評價，上海保圣微針強度測試儀TA.XTC-20可對實心微針、空微針、棱形硅微針silicon microneedle、金涂層固體硅微針脆性測試，金屬微針硬度測定，聚合物微針強度測定、陶瓷納米微針、水凝膠微針應力測定、玻尿酸微針彈性模量測定，微針（MN）透皮性能測定。

微針機械強度測試方案—微針斷裂性、微針斷裂力能測定。

微針微小的尺寸，使其對力學測定設備也具有*的要求。微針的力學測定，需要儀器以高性能電機帶動探頭精準的位移移動與微針接觸，通過高精度傳感器以及大的采集率獲取微針發(fā)生屈服時細微的力學變化。上海保圣TA.XTC-20配置高性能電機及高精度力量感應元器件，對于微針可以準確測定其微針強度、微針屈服性能、微針斷裂力等指標，為微針陣列使用效果提供客觀數(shù)據(jù)支撐。

微針在給藥時，垂直皮膚進針，故機械性能測試是微針斷裂力測定中常用的方法。

根據(jù)微針（MN）力-位移曲線圖，可以分析初微針的屈服強度MNs yielding force以及微針破裂強度測定MN breaking force。以上實驗數(shù)據(jù)為上海保圣TA.XTC-20對于微針陣列進行測定，通過較高的采集率清楚的獲取到兩個微針分別在599um及651um處發(fā)生了斷裂，斷裂力分別是25.680N及25.757N。微針斷裂呈現(xiàn)出的力值相對重復性較高，斷裂位移值稍有差異。以此數(shù)據(jù)為該微針的臨床使用效果進行評估。

由上海保圣微針強度測試儀的力-位移曲線，可以測得微針的理論斷裂力，與皮膚所需的刺入力進行比較，從而判斷微針是否可以刺入皮膚。當微針的斷裂力小于皮膚穿刺力時，微針則會在刺入皮膚之前斷裂，無法刺破皮膚。因此，研究者們應進行皮膚穿刺力測定，并將其與微針的斷裂力進行比較，從而預測微針的穿刺有效性。

微針機械強度測試方案—微針壓變性能

韌性材料制備的微針在探頭下壓的過程中力-位移曲線不存在突降，表明微針只發(fā)生了形變而沒有斷裂。采用上海保圣微針強度測試儀通過在設定相同位移值前提下，分析力-位移曲線的縱坐標來評判微針的機械性能，應力越大表明微針的機械強度越大。

微針機械強度測試方案—微針皮膚穿刺實驗

雖然測定微針的斷裂力和壓變性能可在不使用離體皮膚,的情況下模擬微針的理論穿刺過程，預測微針的穿刺有效性，但由于微針使用過程對穿刺的影響、皮膚與不銹鋼板等平面存在較大差異等原因，微針實際的刺入效果是無法通過斷裂力或壓變性能準確預測的。因此，多數(shù)研究采用生物組織( 通常是離體人皮膚或動物皮膚) 來考察微針真實的穿刺性能。

上海保圣高精度力學分析儀器TA.XTC-20特別適用于高精度材料物性品質(zhì)研究，反應靈敏，根據(jù)樣品形態(tài)可智能調(diào)節(jié)追蹤速率，對于微針、微球、微膠囊等精細樣品力學性能準確測定。

上海保圣微針強度測試儀TA.XTC-20可以準確測定微針（MN）應力-應變曲線，獲取微針的屈服力，微針屈服強度MNs yielding force；微針破裂強度測定MN breaking force，可應用豬皮穿透測試insertion into pig skin，評估微針（MN）透皮性能，從而對微針機械強度進行分析。

結論

醫(yī)療衛(wèi)生領域耗材正在精細化發(fā)展，如微針、微球、微膠囊、水凝膠微粒等，這種微小耗材在應用過程中，力學性能是影響其使用效果的關鍵性因素。因此在前期精細耗材研發(fā)過程中，需采用高精度力學分析儀器對樣品在使用過程中的力學性能進行分析。

上海保圣TA.XTC-20采用高精度電機，具有高頻率信號采集能力，對該種微針材料的硬度、剛性、微球及微膠囊彈性、水凝膠微粒的內(nèi)聚性等指標進行準確獲取數(shù)據(jù)，同時儀器自帶方法庫，根據(jù)標準要求不斷內(nèi)置應用方案，是一款在微力領域優(yōu)良的儀器。需要了解更多應用細節(jié)，請關注上海保圣。