返回您现在的位置:首页 » 技术资源 » 技术文章
微针机械性能测定如何测定?如何系统性测定微针机械性能?
发布时间:2022/04/25 浏览:

微针的科普小知识:
微针是什么?
微针(Micro needles)MN是指包含多个微型针头的阵列,针的长度一般为几十微米至几毫米,而其直径为几十微米以下。微针是一种高效、安全、新型的经皮给药技术,拥有其他传统经皮给药技术无法达到的优势。第一,微针打破了经皮给药中的重大屏障———角质层对药物的阻滞,不仅使药物的递送效率大大提升,还使得大分子药物和亲水性药物的经皮递送成为可能。


微针材料可以为玻璃、糖、金属、硅、聚合物、水凝胶等; 也有许多不同类型的微针,如中空微针、固体实心微针、可溶性微针和溶胀微针等,微针已应用于局部麻醉、免疫接种、微量取样、DNA 给药、皮肤美容、蛋白质和多肽类药物递送等方面。


 
      微小的尺寸也使微针在强度和刚度上存在先天不足,如微针刺入过程中存在较多的力学问题,影响其穿刺有效性; 微针使用过程中存在的安全性问题,如微针断裂造成有害残留等; 较其他剂型而言,微针的载药量较小; 微针的微创给药对皮肤造成的影响等。
    其中,微针的穿刺性能是微针能否成功应用的决定性因素,也是限制微针发展与推广的一个关键,尤其是对由聚合物材料制备的可溶性微针来说至关重要。在穿刺过程中,由于皮肤的不均匀性、刺入过程中不可避免的移动等原因,微针会受到各种各样的力,而当外界的力达到一定程度时,会使微针发生断裂、弯曲等形变,影响微针的穿刺性能。



因此,微针需要有一定的机械强度去克服这些因素可能带来的失败,且不同的穿刺方式、生物因素等都会影响微针的穿刺性能。上海保圣微针强度测试仪TA.XTC-20可以作为一种单独的体外方法模拟微针在体内的穿刺过程,表征微针的机械性能和力学行为。
     上海保圣微针强度测试仪应用于介孔微针强度 mesoporous microneedles (MMN) 应力-应变stress–strain分析、上海保圣微针强度测试仪TA.XTC-20对微针尺寸力学效果评价,上海保圣微针强度测试仪TA.XTC-20可对实心微针、空微针、棱形硅微针silicon microneedle、金涂层固体硅微针脆性测试,金属微针硬度测定,聚合物微针强度测定、陶瓷纳米微针、水凝胶微针应力测定、玻尿酸微针弹性模量测定,微针(MN)透皮性能测定。
 
微针机械强度测试方案—微针断裂性、微针断裂力能测定。 

微针微小的尺寸,使其对力学测定设备也具有极高的要求。微针的力学测定,需要仪器以高性能电机带动探头精准的位移移动与微针接触,通过高精度传感器以及大的采集率获取微针发生屈服时细微的力学变化。上海保圣TA.XTC-20配置高性能电机及高精度力量感应元器件,对于微针可以准确测定其微针强度、微针屈服性能、微针断裂力等指标,为微针阵列使用效果提供客观数据支撑。
微针在给药时,垂直皮肤进针,故机械性能测试是微针断裂力测定中常用的方法。


根据微针(MN)力-位移曲线图,可以分析初微针的屈服强度MNs yielding force以及微针破裂强度测定MN breaking force。以上实验数据为上海保圣TA.XTC-20对于微针阵列进行测定,通过较高的采集率清楚的获取到两个微针分别在599um及651um处发生了断裂,断裂力分别是25.680N及25.757N。微针断裂呈现处呈现的力值相对重复性较高,断裂位移值稍有差异。以此数据为该微针的临床使用效果进行评估。
由上海保圣微针强度测试仪的力-位移曲线,可以测得微针的理论断裂力,与皮肤所需的刺入力进行比较,从而判断微针是否可以刺入皮肤。当微针的断裂力小于皮肤穿刺力时,微针则会在刺入皮肤之前断裂,无法刺破皮肤。因此,研究者们应进行皮肤穿刺力测定,并将其与微针的断裂力进行比较,从而预测微针的穿刺有效性。
 
微针机械强度测试方案—微针压变性能



韧性材料制备的微针在探头下压的过程中力-位移曲线不存在突降,表明微针只发生了形变而没有断裂。采用上海保圣微针强度测试仪通过在设定相同位移值前提下,分析力-位移曲线的纵坐标来评判微针的机械性能,应力越大表明微针的机械强度越大。






微针机械强度测试方案—微针皮肤穿刺实验

微针皮肤穿刺实验




虽然测定微针的断裂力和压变性能可在不使用离体皮肤,的情况下模拟微针的理论穿刺过程,预测微针的穿刺有效性,但由于微针使用过程对穿刺的影响、皮肤与不锈钢板等平面存在较大差异等原因,微针实际的刺入效果是无法通过断裂力或压变性能准确预测的。因此,多数研究采用生物组织( 通常是离体人皮肤或动物皮肤) 来考察微针真实的穿刺性能。




上海保圣高精度力学分析仪器TA.XTC-20特别适用于高精度材料物性品质研究,反应灵敏,根据样品形态可智能调节追踪速率,对于微针、微球、微胶囊等精细样品力学性能准确测定。
上海保圣微针强度测试仪TA.XTC-20可以准确测定微针(MN)应力-应变曲线,获取微针的屈服力,微针屈服强度MNs yielding force;微针破裂强度测定MN breaking force,可应用猪皮穿透测试insertion into pig skin,评估微针(MN)透皮性能,从而对微针机械强度进行分析。
结论
    医疗卫生领域耗材正在精细化发展,如微针、微球、微胶囊、水凝胶微粒等,这种微小耗材在应用过程中,力学性能是影响其使用效果的关键性因素。因此在前期精细耗材研发过程中,需采用高精度力学分析仪器对样品在使用过程中的力学性能进行分析。
    上海保圣TA.XTC-20采用高精度电机,具有高频率信号采集能力,对该种微针材料的硬度、刚性、微球及微胶囊弹性、水凝胶微粒的内聚性等指标进行准确获取数据,同时仪器自带方法库,根据标准要求不断内置应用方案,是一款在微力领域的仪器。需要了解跟多应用细节,请关注上海保圣。


在线
客服

在线客服服务时间:9:00-21:00

选择客服马上在线沟通:

客服
热线

021-37656257
18117403825
13564769697
周一至周五 工作日时间