載胰島素白及多糖可溶性微針柔性貼片的制備和初步評(píng)價(jià)

韓 珍，曾 銳，周 平，楊 玲，任 艷，瞿 燕

載胰島素白及多糖可溶性微針柔性貼片的制備和初步評(píng)價(jià)

韓 珍1，曾 銳2*，周 平1，楊 玲1，任 艷2，瞿 燕1*

1. 成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，四川 成都 611137 2. 西南民族大學(xué)藥學(xué)院，四川 成都 610041

首次使用白及多糖和聚乙烯醇制備載胰島素（insulin，INS）的可溶性微針柔性貼片（INS-DMNs），并對(duì)其理化性質(zhì)及透皮遞送性能進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。采用微模塑法制備INS-DMNs，以針體硬度、背襯柔韌性及成型性為指標(biāo)，考察白及多糖與聚乙烯醇的濃度；掃描電子顯微鏡（SEM）觀察形態(tài)特征，考察載藥量、溶解性、皮膚刺激性、機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性，共聚焦顯微鏡評(píng)估胰島素的透皮釋放和擴(kuò)散；采用Franz擴(kuò)散池考察體外透皮性能；體內(nèi)藥效學(xué)評(píng)估INS-DMNs對(duì)糖尿病大鼠的降血糖作用。INS-DMNs呈金字塔形，針體均勻且機(jī)械強(qiáng)度良好，能在2 h內(nèi)溶解，背襯柔韌平整，每片含藥量（0.25±0.02）IU，所誘導(dǎo)的皮膚損傷小且可迅速恢復(fù)，穩(wěn)定性良好，胰島素可到達(dá)皮膚內(nèi)部220 μm處。體外皮膚滲透結(jié)果顯示，12 h后，INS-DMNs中胰島素累積滲透量可達(dá)89.63%，證明白及多糖可溶性微針柔性貼片可有效改善胰島素的透皮滲透。體內(nèi)藥效學(xué)結(jié)果顯示，INS-DMNs表現(xiàn)出明顯的降血糖作用，相對(duì)于皮下給藥，微針給藥的持續(xù)性更好。INS-DMNs具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度插入皮膚并持續(xù)釋放藥物，同時(shí)靈活的背襯提供了更優(yōu)的皮膚附著力，實(shí)現(xiàn)了胰島素的透皮遞送。

白及多糖；胰島素；微模塑法；可溶性微針；柔性貼片；經(jīng)皮給藥系統(tǒng)；溶解性；皮膚刺激性；機(jī)械強(qiáng)度；降血糖

多肽類(lèi)大分子藥物胰島素（insulin，INS），常通過(guò)sc給藥，生物半衰期短，需低溫冷鏈運(yùn)輸和貯存，嚴(yán)重影響了患者用藥的依從性與便捷性。盡管如此，由于缺乏替代的藥物及給藥方式，sc胰島素仍然是治療1型和2型中晚期糖尿病的首選治療途徑[1-4]。胰島素透皮遞送是一種有潛力的給藥方式，相對(duì)于sc，透皮遞送可極大改善患者的依從性。然而，皮膚角質(zhì)層屏障使大分子藥物難以透皮吸收。隨著微制造技術(shù)的進(jìn)步，微針這種可打破角質(zhì)層障礙、可自我服務(wù)、無(wú)痛、緩釋的透皮給藥方式受到了研究者的關(guān)注[5-6]。其中，可溶性微針（flexible patches，DMNs）介導(dǎo)的多肽類(lèi)大分子藥物透皮遞送技術(shù)，以其低成本、單劑量、易于給藥、可避免肝臟首過(guò)效應(yīng)、改善熱穩(wěn)定性、簡(jiǎn)化藥物運(yùn)輸貯存和醫(yī)療廢物處理等優(yōu)勢(shì)，有望更好地改善患者的健康和生活質(zhì)量[7-9]。

白及多糖（polysaccharide，BSP）是從蘭科白及屬植物白及(Thund.) Reichb. f.塊莖中提取的一種天然可溶性葡甘露聚糖材料，廣泛用于藥物制造黏合劑、成膜材料、凝膠和傷口敷料等[10-12]。目前，已證明白及多糖具有促進(jìn)傷口愈合和止血的作用，還具有抗炎、抗氧化和抗菌活性[13-15]。因此，白及多糖可能有助于恢復(fù)因微針插入引起的微創(chuàng)傷，如防止細(xì)菌感染和減輕炎癥。本課題組的前期研究工作已制備了以白及多糖為基質(zhì)的DMNs，其易于制造，針體具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，皮膚刺入性能較好。然而白及多糖作為微針背襯材料，缺乏理想的柔韌性，容易斷裂且與皮膚貼合度欠佳[16-17]。由于皮膚的彈性，微針尖端需要足夠的機(jī)械強(qiáng)度才能穿透角質(zhì)層，背襯則需要足夠的柔韌性與皮膚緊密貼合，以利于藥物的成功遞送[18-19]。在本研究中，擬采用微模塑法制備包載胰島素的白及多糖可溶性微針柔性貼片（INS-DMNs），以白及多糖為針體材料，聚乙烯醇為背襯材料，通過(guò)工藝優(yōu)化，制備具有良好柔韌性背襯與刺入性能的可溶性微針，并考察其理化性能和初步藥效學(xué)，為白及多糖制備的DMNs應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

A 25 PDMS微針模具，臺(tái)州微芯醫(yī)藥科技有限公司；DZF-6050真空干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SU9010掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立有限公司；CX21光學(xué)顯微鏡，日本奧林匹斯有限公司；VapoMeter經(jīng)表皮水分測(cè)量?jī)x，芬蘭Delfin科技有限公司；TMS-Pro紋理分析儀，美國(guó)FTC有限公司；Brighttime Chirascan圓二色譜儀，英國(guó)Applied Photophysics有限公司；TCS SP8共聚焦顯微鏡，德國(guó)萊卡公司；RYJ-6B Franz擴(kuò)散池，上海黃藥藥檢有限公司；血糖測(cè)量?jī)x，三諾生物傳感股份有限公司；TDL-5A離心機(jī)，中國(guó)新寶儀器有限公司；P10智能手機(jī)，中國(guó)華為有限公司。

1.2 藥品與試劑

白及藥材于2019年購(gòu)自四川省中藥飲片有限責(zé)任公司，經(jīng)西南民族大學(xué)劉圓教授鑒定為白及(Thund.) Reichb. f.的干燥塊莖。

胰島素，純度≥27 USP units/mg，上海麥克林生物科技有限公司，批號(hào)C10432222；鏈脲佐霉素（批號(hào)K1922114）、FITC（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞90%，批號(hào)H1816018），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；聚乙烯醇，批號(hào)2016091901，美國(guó)Sigma-Aldrich公司；豬胰島素ELISA檢測(cè)試劑盒，江蘇科晶生物科技有限公司，批號(hào)202009；磷酸鹽緩沖液（PBS），pH 7.4，中國(guó)賽默飛世爾科技有限公司；實(shí)驗(yàn)用水為去離子水，其他試劑均為分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

雌性SD大鼠，SPF級(jí)，質(zhì)量（180±20）g，由成都達(dá)碩實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供，合格證號(hào)SCXK（川）2019-030。所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)遵循成都中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理和使用的規(guī)定，均符合3R原則。

2 方法與結(jié)果

2.1 白及多糖的制備

根據(jù)本課題組先前報(bào)道的制備方法獲得白及多糖[13-14]。將在70 ℃下烘箱干燥至恒定質(zhì)量的白及塊莖打粉，過(guò)30目篩。粉末分別用石油醚、乙醇在70 ℃下連續(xù)脫脂脫色。將40倍體積的去離子水加入預(yù)處理的干燥粉末中，70 ℃下攪拌提取2次，每次2 h，收集清液濃縮至1/3體積。濃縮液用Sevage試劑處理除去蛋白質(zhì)。使用乙醇緩慢加入濃縮的脫蛋白質(zhì)溶液至乙醇體積分?jǐn)?shù)達(dá)到80%，將其在4 ℃下儲(chǔ)藏過(guò)夜。最后，沉淀物分別用脫水乙醇、丙酮、乙醚洗滌，干燥后即得粗多糖。

2.2 總多糖含量的測(cè)定

采用硫酸-苯酚法對(duì)“2.1”項(xiàng)下制備的白及多糖中總多糖含量進(jìn)行測(cè)定。以葡萄糖為對(duì)照品并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得白及多糖的總多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.3%。

2.3 空白微針的的制備

采用微模塑法制備微針，將提前溶脹好的白及多糖溶液澆鑄于PDMS模具上，以3000 r/min離心30 min，使白及多糖溶液填充模具腔體并形成針體。去除模具表面多余基質(zhì)后，加入適量聚乙烯醇溶液形成背襯。將模具置于干燥器內(nèi)25 ℃干燥24 h，即得空白微針。

2.4 微針制備工藝的優(yōu)化

在實(shí)際應(yīng)用中，DMNs的針體需要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)刺破皮膚實(shí)現(xiàn)藥物透皮遞送，而背襯則需要一定的柔韌性與皮膚緊密貼合。因此，分別對(duì)針體和背襯的濃度進(jìn)行篩選。配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、15%、20%的白及多糖溶液，用于制備微針的針體；配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%、15%、20%的聚乙烯醇溶液，用于制備微針背襯。根據(jù)表1，使用9種處方以“2.3”項(xiàng)下方法分別制備微針，考察其針體硬度、背襯柔韌性、成型性，以篩選最優(yōu)濃度。處方篩選結(jié)果見(jiàn)表1，經(jīng)考察，確定第5組，即針體白及多糖濃度15%，背襯聚乙烯醇濃度15%為制備微針的最佳濃度，制備的白及多糖可溶性微針柔性貼片，針體部分均勻堅(jiān)硬、背襯柔韌平整。

表1 微針制備材料處方的篩選

√、√√√表示滿意程度，×表示不能滿足制作要求，+、++、+++表示合格的程度

√, √√√indicate the degree of satisfaction, × indicates not meeting the production requirements, +, ++, +++ indicate the degree of qualification

2.5 INS-DMNs的制備

根據(jù)優(yōu)選的空白微針制備工藝，制備INS- DMNs。將5.4 IU 胰島素溶于少量0.1 mol/L鹽酸中，再用去離子水稀釋至4 mL，另取白及多糖600 mg加入胰島素溶液中攪拌混合溶解。然后將混合物倒入PDMS模具中，連續(xù)離心30 min以填充模具腔體并形成針體。去除PDMS模具表面的含藥基質(zhì)，將15% 聚乙烯醇溶液倒入PDMS模具中，形成微針的背襯。將模具置于干燥器內(nèi)25 ℃干燥24 h，小心脫膜即得INS-DMNs。

2.6 微針的表征

2.6.1 視覺(jué)形態(tài)評(píng)價(jià) 取“2.5”項(xiàng)下制備的INS- DMNs，分別置光學(xué)顯微鏡和SEM下進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖1所示，INS-DMNs呈現(xiàn)出“金字塔”的形狀，針體均勻且表面平整。微針長(zhǎng)度約為800 μm，基部寬度約為350 μm。

2.6.2 載藥量的測(cè)定 使用手術(shù)刀小心將INS- DMNs針尖卸下，收集針尖，溶于1 mL PBS中，提取12 h后，以5000 r/min離心3 min。取上清液，稀釋后根據(jù)ELISA試劑盒說(shuō)明書(shū)測(cè)定其含藥量，所得每片INS-DMNs含藥（0.25±0.02）IU。

2.6.3 溶解性考察 待SD大鼠麻醉后，使用動(dòng)物剃毛器剔除大鼠腹部大部分鼠毛，并用剃刀小心除去短毛。將INS-DMNs陣列插入大鼠的腹部皮膚中，并以標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間間隔（0、5、30、60、120 min）將微針從皮膚中取出，使用光學(xué)顯微鏡分析微針長(zhǎng)度變化。結(jié)果如圖2所示，INS-DMNs隨著時(shí)間的推移逐漸溶解，且2 h后針頭幾乎完全溶解。

2.6.4 皮膚刺激性測(cè)試 在開(kāi)始試驗(yàn)之前24 h，將大鼠的兩側(cè)腹部脫毛。在大鼠腹部施用INS-DMNs后，連續(xù)檢測(cè)經(jīng)皮水分丟失（transepidermal water loss，TEWL）的讀數(shù)值，直至恢復(fù)至基線值，并使用智能手機(jī)拍照監(jiān)測(cè)皮膚恢復(fù)狀態(tài)。將未施用微針的部位作為對(duì)照，運(yùn)用SPSS 23.0分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果如圖3所示，INS-DMNs的插入顯著增加TEWL值，證明INS-DMNs破壞了皮膚角質(zhì)層屏障的完整性。但是，該值在7 h內(nèi)逐漸恢復(fù)到基線值，表明INS-DMNs的施用所誘導(dǎo)的皮膚損傷很小且可迅速恢復(fù)。

2.6.5 機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試 將空白微針和INS-DMNs針體朝上，置于金屬鋁板上，金屬探頭朝下運(yùn)行，當(dāng)探頭接觸到針尖后（觸發(fā)力為0.08 N），繼續(xù)以30 mm/min的速度向下繼續(xù)運(yùn)行，直至針體發(fā)生60%（即480 μm）的形變，記錄此時(shí)的臨界力，探頭抬起。所得空白微針和INS-DMNs的臨界力分別為（0.42±0.02）N/針和（0.40±0.01）N/針，運(yùn)用SPSS 23.0分析軟件對(duì)其進(jìn)行分析，結(jié)果顯示兩者無(wú)顯著性差異（＞0.05）。

圖1 INS-DMNs的SEM圖片 (a) 和光學(xué)顯微鏡照片 (b)

圖2 INS-DMNs在指定時(shí)間點(diǎn)應(yīng)用于大鼠皮膚后的體內(nèi)溶解性

與對(duì)照組比較：*P＜0.05 **P＜0.01

2.6.6 穩(wěn)定性試驗(yàn) 通過(guò)圓二色譜（CD）檢測(cè)在不同條件下（4、20、25 ℃）貯存28 d后的INS-DMNs樣品，以評(píng)估胰島素裝載于白及多糖可溶性微針柔性貼片前后的二級(jí)結(jié)構(gòu)變化及其穩(wěn)定性。

胰島素的檢測(cè)：稱(chēng)取未經(jīng)處理的胰島素，使用PBS將其配制為200 μg/mL，即得胰島素樣品溶液。以PBS溶液為空白，對(duì)純胰島素樣品進(jìn)行CD檢測(cè)。

INS-DMNs的檢測(cè)：將INS-DMNs浸入PBS中，使用磁力攪拌器連續(xù)攪拌24 h（300 r/min），充分溶解后將溶液離心5 min（5000 r/min），收集上清液，即得包載于微針的胰島素樣品溶液。另取一片空白微針，使用上述同樣的操作進(jìn)行處理，作為空白溶液對(duì)包載于微針的胰島素樣品進(jìn)行CD檢測(cè)。

結(jié)果如圖4所示，CD光譜均在208 nm和223 nm處有2個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)與胰島素的α-螺旋和β結(jié)構(gòu)[20]。表明INS-DMNs在不同條件下貯存28 d后，胰島素的二級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化。

圖4 封裝于白及多糖可溶性微針柔性貼片后胰島素的穩(wěn)定性考察

2.6.7 共聚焦激光顯微鏡測(cè)試 為了將胰島素可視化，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的方法[21]，將胰島素用FITC標(biāo)記，并根據(jù)“2.5”項(xiàng)方法制備載有INS-FITC的DMNs。

實(shí)驗(yàn)前一天在麻醉下小心為SD大鼠腹部脫毛。將負(fù)載INS-FITC的DMNs刺入大鼠腹部皮膚，并用手術(shù)膠帶固定2 h。去除微針后，用手術(shù)刀取下皮膚，小心刮除皮下脂肪和結(jié)締組織。將采集的皮膚樣品置于載玻片上，使用共聚焦激光掃描顯微鏡觀察INS-FITC在皮膚中的垂直分布。圖5顯示了不同層面皮膚的共聚焦圖像，可發(fā)現(xiàn)綠色熒光在皮膚內(nèi)部達(dá)到了220 μm，以及重建的3D熒光圖像，顯示了從角質(zhì)層到表皮呈倒三角形。

2.7 體外皮膚透皮試驗(yàn)

待SD大鼠麻醉后，使用動(dòng)物剃毛器剔除大鼠腹部大部分鼠毛，并用剃刀小心除去短毛。處死大鼠后，取下已脫毛區(qū)域的皮膚，去除脂肪和結(jié)締組織，儲(chǔ)藏于?80 ℃冰箱。使用前，將皮膚從冰箱中取出并用生理鹽水浸泡1 h。

將INS-DMNs固定在醫(yī)用膠帶上，使用自制施用器插入皮膚中。取下施用器，將INS-DMNs和皮膚一起安裝在Franz擴(kuò)散池的供給池和接收室之間，真皮側(cè)面朝充滿脫氣PBS的接收室。同時(shí)，另設(shè)一組給予胰島素溶液。擴(kuò)散池保持在37 ℃，并以300 r/min轉(zhuǎn)速連續(xù)攪拌。按預(yù)定時(shí)間間隔在接收室中采樣200 μL溶液，并將相同體積的脫氣PBS加入接收室中。

使用ELISA試劑盒測(cè)試胰島素的累積滲透量，繪制藥物累計(jì)滲透曲線，并運(yùn)用SPSS 23.0分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果如圖6所示，施用INS- DMNs 20 min后，在Franz接收室中檢測(cè)到胰島素，并在2 h內(nèi)表現(xiàn)出爆炸性釋放。此后，隨著時(shí)間流逝，胰島素釋放逐漸緩慢。12 h后，INS-DMNs中胰島素的累積滲透率為（89.63±6.00）%，而胰島素溶液組的累積滲透率為（2.77±1.34）%，故認(rèn)為白及多糖可溶性微針柔性貼片可有效改善胰島素的透皮滲透性。

2.8 體內(nèi)藥效學(xué)考察

2.8.1 糖尿病大鼠模型的制備 稱(chēng)取鏈脲佐霉素，加入枸櫞酸緩沖液將其配制為30 mg/mL的溶液。取體質(zhì)量為（200±20）g的雌性SD大鼠，ip鏈脲佐霉素（65 mg/kg）。3 d后，選擇血糖穩(wěn)定并達(dá)建模標(biāo)準(zhǔn)的大鼠，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)[22]。

2.8.2 實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果 實(shí)驗(yàn)前將大鼠腹部脫毛并禁食12 h。將糖尿病大鼠分為4組：（1）對(duì)照組：不經(jīng)過(guò)任何處理；（2）空白微針組：將空白微針貼于大鼠腹部；（3）sc組：sc胰島素溶液（0.25 IU）；（4）INS-DMNs組：大鼠腹部施用INS-DMNs（0.25 IU）。給藥前和給藥后8 h內(nèi)從尾靜脈采集血樣，并用血糖儀測(cè)量血糖水平，并運(yùn)用SPSS 23.0分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果如圖7所示，sc給藥和INS-DMNs給藥均能有效降低血糖濃度（＜0.05）。sc給藥使大鼠血糖在第2 h達(dá)到最低水平（41.4%），6 h后恢復(fù)至初始水平。通過(guò)INS-DMNs給藥，大鼠血糖在第3 h內(nèi)達(dá)到最低水平（48.0%），并在8 h后恢復(fù)到初始水平。

圖5 在體內(nèi)插入2 h后不同深度皮膚樣本光學(xué)切片的共焦顯微照片和微通道的重建3D熒光圖像

與胰島素溶液組比較：***P＜0.001

圖7 血糖水平隨時(shí)間變化 (n = 5)

3 討論

在本研究中，通過(guò)微模塑法，成功制備了由胰島素藥物、白及多糖針體和聚乙烯醇背襯組成的INS-DMNs，并優(yōu)化了制備工藝。制備的微針呈金字塔形，安全性良好，針體顯示出良好的機(jī)械強(qiáng)度，可在2 h內(nèi)緩慢溶解，背襯柔韌平整。研究表明，由于皮膚的彈性，微針針體需要足夠的機(jī)械強(qiáng)度才能穿透角質(zhì)層，而背襯需要合適的柔韌性使其靈活貼合到皮膚上并將力傳遞到針體[18]。因此，本研究以聚乙烯醇作為背襯，其良好的柔韌性可使微針與皮膚緊密貼合，有助于INS-DMNs更好發(fā)揮療效，達(dá)到了給藥劑型設(shè)計(jì)的目的。

胰島素包載于白及多糖可溶性微針柔性貼片中，在25 ℃下也顯示出良好的穩(wěn)定性，有助于胰島素避免依賴(lài)昂貴的冷鏈運(yùn)輸系統(tǒng)。白及可溶性微針貼片可釋放胰島素達(dá)皮膚內(nèi)層220 μm處，藥物可通過(guò)經(jīng)皮途徑進(jìn)入真皮，并通過(guò)微循環(huán)進(jìn)入全身。體外皮膚透皮試驗(yàn)表明，白及多糖可溶性微針柔性貼片可改善胰島素的透皮遞送。體內(nèi)藥效學(xué)結(jié)果顯示INS-DMNs處理和sc 胰島素均可有效降血糖，sc起效快，而微針給藥持續(xù)性更好，這可能有助于減少胰島素的給藥次數(shù)，緩解由胰島素快速釋放導(dǎo)致的皮膚損傷。這項(xiàng)工作證實(shí)了白及多糖可溶性微針柔性貼片的胰島素透皮遞送在糖尿病治療中顯示出廣闊的應(yīng)用前景。INS-DMNs給藥后，作為微針主要成分的白及多糖是否同時(shí)起到促進(jìn)給藥部位皮膚的傷口愈合和炎癥消除，即“藥輔合一”作用，本課題組將在后期做進(jìn)一步研究。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

[1] Saltiel A R, Kahn C R. Insulin signalling and the regulation of glucose and lipid metabolism [J]., 2001, 414(6865): 799-806.

[2] Koster J C, Permutt M A, Nichols C G. Diabetes and insulin secretion: The ATP-sensitive K+channel (KATP) connection [J]., 2005, 54(11): 3065-3072.

[3] 王思玲, 蘇德森, 顧學(xué)裘. 口服胰島素制劑的研究進(jìn)展 [J]. 沈陽(yáng)藥科大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 17(2): 143-146.

[4] 黃健, 高春生, 梅興國(guó). 多肽和蛋白類(lèi)藥物口服給藥的可行性探討 [J]. 國(guó)際藥學(xué)研究雜志, 2007, 34(4): 298-300.

[5] Li W, Terry R N, Tang J,. Rapidly separable microneedle patch for the sustained release of a contraceptive [J]., 2019, 3(3): 220-229.

[6] 張夢(mèng)婕, 高文彥, 張琪, 等. 微針經(jīng)皮遞送胰島素的研究進(jìn)展 [J]. 中國(guó)藥學(xué)雜志, 2020, 55(19): 1573-1577.

[7] Planz V, Lehr C M, Windbergs M.models for evaluating safety and efficacy of novel technologies for skin drug delivery [J]., 2016, 242: 89-104.

[8] Arya J, Prausnitz M R. Microneedle patches for vaccination in developing countries [J]., 2016, 240: 135-141.

[9] Ye Y Q, Yu J C, Wen D,. Polymeric microneedles for transdermal protein delivery [J]., 2018, 127: 106-118.

[10] Yang L, Han Z, Chen C H,. Novel probiotic-bound oxidizedpolysaccharide-chitosan composite hydrogel [J]., 2020, 117: 111265.

[11] Zhang Q, Qi C, Wang H,. Biocompatible and degradablepolysaccharide hemostasis sponges constructed from natural medicinal herb[J]., 2019, 226: 115304.

[12] 瞿燕, 張晨, 廖禎誠(chéng), 等. 白及多糖應(yīng)用于醫(yī)用生物材料的探討 [J]. 中藥與臨床, 2017, 8(5): 54-58.

[13] Liao Z, Zeng R, Hu L,. Polysaccharides from tubers of: Physicochemical characterization, formulation of buccoadhesive wafers and preliminary study on treating oral ulcer [J]., 2019, 122: 1035-1045.

[14] Qu Y, Li C, Zhang C,. Optimization of infrared- assisted extraction ofpolysaccharides based on response surface methodology and their antioxidant activities [J]., 2016, 148: 345-353.

[15] 李春雪, 曾銳, 錢(qián)妍, 等. 多孔性白及膠的制備及輔料特性初步研究 [J]. 中草藥, 2017, 48(20): 4245-4252.

[16] Hu L, Liao Z, Hu Q,. Novelpolysaccharide microneedles: Fabrication, characterization, andtranscutaneous drug delivery [J]., 2018, 117: 928-936.

[17] 曾銳, 瞿燕, 胡鈴莉. 一種新型微針及其制備方法: CN109420250A [P]. 2019-03-05.

[18] Lau S, Fei J, Liu H R,. Multilayered pyramidal dissolving microneedle patches with flexible pedestals for improving effective drug delivery [J]., 2017, 265: 113-119.

[19] Chen M C, Ling M H, Kusuma S J. Poly-γ-glutamic acid microneedles with a supporting structure design as a potential tool for transdermal delivery of insulin [J]., 2015, 24: 106-116.

[20] Fonseca D F S, Costa P C, Almeida I F,. Pullulan microneedle patches for the efficient transdermal administration of insulin envisioning diabetes treatment [J]., 2020, 241: 116314.

[21] 李錚, 褚麗蕓, 鄭愛(ài)萍. FITC標(biāo)記胰島素的合成、純化及表征 [J]. 中國(guó)醫(yī)藥指南, 2011, 9(16): 8-10.

[22] Zhu M M, Liu Y, Jiang F J,. Combined silk fibroin microneedles for insulin delivery [J]., 2020, 6(6): 3422-3429.

Preparation and preliminary evaluation of insulin-loadedpolysaccharide dissolving microneedles with flexible patches

HAN Zhen1, ZENG Rui2, ZHOU Ping1, YANG Ling1, REN Yan2, QU Yan1

1. College of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China 2. School of Pharmacy, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, China

The insulin (INS)-loaded dissolving microneedles with flexible patches (INS-DMNs) was prepared bypolysaccharide (BSP) and polyvinyl alcohol (PVA) for the first time, the physicochemical properties and transdermal delivery performance of INS-DMNs were preliminarily evaluated.INS-DMNs were prepared by micro-molding technique. The concentration of BSP and PVA was investigated with the hardness of needle bodies, flexibility of patches and formability of microneedles as the evaluation index. The morphological characteristics was observed by scanning electron microscopy. Drug loading, solubility, skin irritation, mechanical strength and stability were tested. The transdermal release and diffusion of INS were observed by confocal microscopy.transdermal performance of INS-DMNs was investigated by Franz diffusion cell, andpharmacodynamics were studied to investigate their hypoglycemic effect on diabetic rats.The prepared INS-DMNs were pyramidal in shape with uniform needle bodies and excellent mechanical strength. Meanwhile, the needle bodies of INS-DMNs could dissolve in 2 h, and the patches were flexible and flat. The dosage of INS was (0.25 ± 0.02) IU per patch, and the skin damage induced by INS-DMNs was slight and recovered quickly. The stability was excellent and INS could reach 220 μm inside the skin. Moreover,skin penetration results showed that the cumulative penetration of INS in INs-DMNS reached 89.63% after 12 h, which proved that thepolysaccharide dissolving microneedles with flexible patches could effectively improve the transdermal penetration of INS. The results ofpharmacodynamics showed that INS-DMNs exhibited a significant hypoglycemic effect, and compared with subcutaneous administration, microneedle administration was more sustainable.INS-DMNs realized the transdermal delivery of INS, where the needle bodies were mechanically robust enough to insert into the skin and continuously release drugs, while the flexible patches provided better skin adhesion.

polysaccharide; insulin; micro-molding; dissolving microneedle; flexible patches; transdermal drug delivery system; dissolving properties; skin irritation; mechanical strength; hypoglycemic effect

R283.6

A

0253 - 2670(2021)07 - 1906 - 08

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.07.007

2020-12-10

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81603309）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFC1700705）；四川省留學(xué)人員科技活動(dòng)項(xiàng)目擇優(yōu)資助經(jīng)費(fèi)計(jì)劃（2018-68）；四川省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2020YFS0330）；四川省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFS0174）

韓 珍（1995—），碩士研究生，主要從事藥物新制劑、新劑型、新技術(shù)研究。Tel: 18090603233 E-mail: hanzhenyoyo@163.com

瞿 燕，教授，主要從事中藥制劑炮制研究。Tel: 18081971570 E-mail: quyan028@126.com

曾 銳，教授，主要從事中藥制劑炮制研究。Tel: 18081975370 E-mail: rzeng@swun.edu.cn

[責(zé)任編輯 鄭禮勝]