GTR-11 气体透过率测试系统赋能：紫外固化 TiO₂-SiO₂透气模具研究

1. GTR-11 气体透过率测试系统赋能：紫外固化 TiO₂-SiO₂透气模具与超细可溶性微针制备技术进展

引言

Rio Yamagishi、Satoshi Takei团队在《Gels》（2024年，第10卷，65页）发表研究，借助GTR Tec GTR-11气体透过率测试系统，成功开发紫外固化TiO₂-SiO₂透气模具，实现5℃低温下自溶解透明质酸钠凝胶超细微针的高精度制备。

摘要Abstract

微针在多个领域备受关注，涵盖化妆品、药物递送系统、色谱分析以及疾病诊断用生物传感等领域。本研究通过溶胶-凝胶水解反应制备紫外固化TiO₂-SiO₂透气模具，在5℃冷藏条件下采用纳米压印光刻技术，成功制备纯透明质酸钠水凝胶自溶解超细微针，可有效避免微针成分发生热分解。研究对比了不同分子量透明质酸钠水凝胶的成型性、强度及溶解行为，以评估底部直径40μm、高度80μm的超细微针的适用性。结果表明，确定适宜的纯透明质酸钠水凝胶分子量范围及配方，可在保证微针成型性和强度的前提下，实现自溶解超细微针溶解行为的可控性。该超细微针制备技术拓展了其作为下一代生物活性凝胶技术的应用潜力，有望实现药物血药浓度的精准调控，并避免给药过程中的疼痛感。

氧气渗透率测试：

对多种材料进行了氧气渗透率测试，包括紫外固化TiO₂-SiO₂透气材料、热固化TiO₂-SiO₂透气材料、石英、PDMS基透气材料、聚丙烯、聚苯乙烯及聚乙烯。测试采用GTR Tec GTR-11气体透过率测试系统完成。测试在特定条件下进行：样品厚度约为100μm，温度维持在40-43℃。氧气渗透率通过三次测量结果取平均值计算得出。

（GTR Tec GTR-11气体透过率测试系统）

结论：

（通过环境测试仪器测得的不同分子量

透明质酸钠超细微针溶解行为测试结果）

借助具有多孔结构的新型紫外固化TiO₂ - SiO₂透气模具，结合纳米压印光刻技术，我们确定了在5℃低温下制备不同分子量自溶解透明质酸钠超细微针的成型条件——该温度设定充分考量了对热敏性药物的保护需求。  

此外，此前报道的热固化TiO₂ - SiO₂透气材料，以及作为成熟透气模具的PDMS基透气材料，其聚合物固化需约80–180℃的高温，且交联时间长达20–30分钟；与之形成强烈对比的是，紫外固化型材料通过合理的分子设计，可在室温下仅用2分钟实现快速固化。由此，透气模具的制造时间大幅缩短，整体生产效率显著提升。  

进一步地，我们评估了三种不同分子量透明质酸钠的成型性、强度及溶解性，证实它们均适用于制备微针。研究表明，无论透明质酸的分子量如何，紫外固化TiO₂ - SiO₂透气模具均可用于微针成型。此外，对三种透明质酸钠的力学强度测试显示，其马氏硬度值均高于猪皮；穿刺试验也证明，该超细微针的强度足以穿透猪皮。

溶解行为因透明质酸钠的分子量而异。尤为值得关注的是，向分子量5000的透明质酸钠中添加27重量百分比、分子量50,000–110,000的透明质酸钠时，可同时实现优异的机械强度与溶解性能。  

上述结果表明，超细微针有望成为优化透明质酸钠分子量配方、为各类经皮药物构建适配溶解性的有效载体；而超细微针相较于传统微针更精细的结构特征，也赋予其作为药物递送系统（DDS）的全新功能维度。

参考文献

[1]       Yamagishi R, Miura S, Yabu K, et al. Fabrication Technology of Self-Dissolving Sodium Hyaluronate Gels Ultrafine Microneedles for Medical Applications[J]. Gels, 2024, 10(1): 65.

[2]       Miura S, Yamagishi R, Miyazaki R, et al. Fabrication of High-Resolution Fine Microneedles Derived from Hydrolyzed Hyaluronic Acid Gels[J]. Gels, 2022, 8(12): 785.

[3]       Takei S, Hanabata M. Ultraviolet nanoimprint lithography using cyclodextrin-based porous template[J]. Applied Physics Letters, 2015, 107(14): 141904.