УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСДЕРМАЛЬНОЙ ДОСТАВКИ АКТИВНЫХ МОЛЕКУЛ, ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО УСТРОЙСТВА И ЕГО КОМПОНЕНТОВ

1. Устройство (1) для трансдермальной доставки активных молекул, содержащее:
- опорный элемент (8), проницаемый для указанных активных молекул;
- микроиглы (10), проницаемые для указанных активных молекул, причем микроиглы (10) выступают из первой поверхности (8p) опорного элемента (8); и
- пористую мембрану (7), выполненную с возможностью заполнения ее указанными активными молекулами, при этом пористая мембрана (7) расположена на второй поверхности (8s) опорного элемента (8);
отличающееся тем, что пористая мембрана (7) выполнена с возможностью функционировать, с оптической точки зрения, как брэгговское зеркало, или как линейная комбинация из брэгговских зеркал, или как по меньшей мере один одиночный или связанный оптический резонатор,
L
H
указанное брэгговское зеркало, или указанные брэгговские зеркала в линейной комбинации, или указанный по меньшей мере один одиночный или связанный оптический резонатор имеют периодическую структуру с чередованием слоев с низким показателем преломления (n) и слоев с высоким показателем преломления (n),
при этом количество периодов в пористой мембране (7) составляет от 10 до 50.
2. Устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что вторая поверхность (8s) является поверхностью опорного элемента (8), противоположной по отношению к первой поверхности (8p).
3. Устройство (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что микроиглы (10) выполнены с помощью фотолитографии или микромеханической технологии.
4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что микроиглы (10) составляют единое целое с опорным элементом (8).
5. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что микроиглы (10) и/или опорный элемент (8) основаны на по меньшей мере одной фоторезистивной гибридной полимерной смеси, необязательно фоторезистивной смеси на основе полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA), и фотокатализаторе, необязательно 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur), при этом указанная фоторезистивная смесь имеет, в частности, концентрацию 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur) в полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA), составляющую приблизительно 2 об.%.
6. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что пористая мембрана (7) основана на пористом кремнии (PSi) и необязательно является оксидированной в этанольной ванне, при этом пористая мембрана (7) предпочтительно получена электрохимическим способом, в частности, электрохимическим растворением кристаллического кремния с p++ легированием в растворе фтористоводородной кислоты, воды и этанола, при этом фтористоводородная кислота (HF), вода и этанол находятся в указанном растворе приблизительно в соотношении 1:1:1.
7. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что количество периодов в пористой мембране (7) составляет от 20 до 40, предпочтительно равно 30.
8. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что микроиглы (10) выступают из первого участка опорного элемента (8), а пористая мембрана (7) контактирует с вторым участком опорного элемента (8), при этом указанный первый участок является внутренним по отношению к указанному второму участку, так что указанные активные молекулы могут диффундировать из пористой мембраны (7) в опорный элемент (8) и из него в микроиглы (10).
9. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что со второй поверхностью (8s) опорного элемента (8) соединен закрывающий элемент (9), при этом закрывающий элемент (9) примыкает по периферии к опорному элементу (8), так что пористая мембрана (7) плотно закрыта между закрывающим элементом (9) и опорным элементом (8), при этом закрывающий элемент (9) предпочтительно изготовлен из того же материала, что и указанный опорный элемент, и/или из материала на основе по меньшей мере одной фоторезистивной гибридной полимерной смеси, необязательно фоторезистивной смеси на основе полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA), и фотокатализатора, необязательно 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur), при этом, в частности, указанная фоторезистивная смесь представляет концентрацию 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur) в полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA) приблизительно 2 об.%.
10. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что пористая мембрана (7) содержит пористую матрицу, имеющую высокую удельную поверхность с резонансной фотонной структурой, при этом пористая мембрана (7) содержит слои с различной пористостью.
11. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что опорный элемент (8), и/или микроиглы (10), и/или пористая мембрана (7) имеют морфологические и поверхностные химические характеристики для модулирования высвобождения указанных активных молекул с течением времени согласно заранее определенным временным интервалам и/или в соответствии с гидрофобностью и/или гидрофильностью указанных активных молекул.
12. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что устройство (1) является гибким.
13. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что протяженность микроигл (10) составляет от 0,1 до 2 мм, предпочтительно, от 0,4 до 1,5 мм, еще более предпочтительно, от 0,7 до 0,9 мм, и/или толщина опорного элемента (8) составляет от 0,3 до 1,8 мм, предпочтительно, от 0,7 до 1,3 мм, еще более предпочтительно, от 0,9 до 1,1 мм, при этом толщина закрывающего элемента (9) составляет, в частности, от 0,2 до 1,2 мм, предпочтительно, от 0,3 до 0,9 мм, еще более предпочтительно, от 0,4 до 0,6 мм.
14. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что пористая мембрана (7) выполнена с возможностью заполнения ее молекулами-переносчиками, при этом указанные молекулы-переносчики являются подходящими для переноса указанных активных молекул.
15. Устройство (1) по п. 14, отличающееся тем, что указанные молекулы-переносчики содержат молекулы бычьего сывороточного альбумина (BSA).
16. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные активные молекулы содержат молекулы по меньшей мере одного флуоресцентного вещества, в частности, флуоресцеина (C20H12O5), причем цвет указанного флуоресцентного вещества изменяется в результате изменения по меньшей мере одного представительного параметра флуоресцентного вещества в пористой мембране (7), при этом пористая мембрана (7), в частности, имеет по меньшей мере одно окно пропускания в спектре видимого света, при этом указанное окно пропускания включает в себя диапазон длин волн излучения, испускаемого указанным флуоресцентным веществом, когда указанный по меньшей мере один параметр находится в заданном диапазоне.
17. Устройство (1) по п. 16, отличающееся тем, что указанный параметр является концентрацией указанного флуоресцентного вещества в пористой мембране (7) и/или степенью окисления и/или разложения указанного флуоресцентного вещества в пористой мембране (7), при этом пористая мембрана (7), в частности, имеет:
- по меньшей мере первое окно пропускания в спектре видимого света, причем указанное первое окно пропускания включает в себя диапазон длин волн излучения, испускаемого указанным флуоресцентным веществом, когда концентрация указанного флуоресцентного вещества в пористой мембране (7) является высокой, преимущественно, в результате ввода указанного флуоресцентного вещества в указанную пористую мембрану (7), и/или
- по меньшей мере второе окно пропускания в спектре видимого света, при этом указанное второе окно пропускания включает в себя диапазон длин волн излучения, испускаемого указанным флуоресцентным веществом, когда концентрация указанного флуоресцентного вещества в пористой мембране (7) является низкой, преимущественно, в результате высвобождения указанного флуоресцентного вещества из пористой мембраны (7), и/или
- по меньшей мере третье окно пропускания в спектре видимого света, при этом указанное третье окно пропускания включает в себя диапазон длин волн излучения, испускаемого указанным флуоресцентным веществом, когда указанное флуоресцентное вещество в пористой мембране (7) по существу разлагается, преимущественно, в результате постепенного окисления указанного флуоресцентного вещества в пористой мембране (7).
18. Устройство (1) по п. 17, отличающееся тем, что указанные первое, второе и третье окна пропускания отделены одно от другого и, необязательно, соответствуют различным цветам.
19. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные активные молекулы содержат молекулы по меньшей мере одного фоточувствительного вещества, при этом пористая мембрана (7) выполнена с возможностью проявлять по меньшей мере одно окно пропускания и является подходящей для того, чтобы излучение, воздействию которого подвергается пористая мембрана (7), проходило через пористую мембрану (7) только в случаях, когда длина волны указанного излучения совпадает с указанным окном пропускания или входит в указанное окно пропускания.
20. Устройство (1) по п. 19, отличающееся тем, что указанное окно пропускания находится в инфракрасной области спектра, в частности, в ближней инфракрасной области спектра.
21. Устройство (1) по п. 19 или 20, отличающееся тем, что указанное фоточувствительное вещество содержит фоточувствительный полимер или гидрогель, необязательно, фоточувствительное производное или эфир: акриловой кислоты, или поливинилового спирта, или полиметакрилата, или гиалуроновой кислоты, или полиэтиленгликоля.
22. Устройство (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные активные молекулы содержат молекулы и/или частицы по меньшей мере одного термочувствительного вещества, причем указанное термочувствительное вещество активируется при заданном увеличении температуры в течение заданного периода времени.
23. Устройство (1) по п. 22, отличающееся тем, что указанные активные молекулы содержат молекулы и/или частицы первого термочувствительного вещества и молекулы и/или частицы второго термочувствительного вещество, при этом указанное первое термочувствительное вещество содержит наночастицы неблагородного металла, необязательно железа, которые в присутствии кислорода и катализатора, необязательно графена, изменяют степень окисления в ходе экзотермической реакции, при этом указанное второе термочувствительное вещество содержит наночастицы золота, получаемые восстановлением соли золота в присутствии восстановителя, необязательно боргидрида натрия, при этом указанные наночастицы золота являются, в частности, сферическими с диаметром от 5 до 100 нм или цилиндрическими с малой осью менее 10 нм и с большой осью до 100 нм.
24. Применение устройства (1) для трансдермальной доставки активных молекул, которое содержит:
- опорный элемент (8), проницаемый для указанных активных молекул;
- микроиглы (10), проницаемые для указанных активных молекул, причем микроиглы (10) выступают из первой поверхности (8p) опорного элемента (8);
- пористую мембрану (7), заполняемую указанными активными молекулами, при этом пористая мембрана (7) расположена на второй поверхности (8s) опорного элемента (8), при этом вторая поверхность (8s), предпочтительно, является поверхностью опорного элемента (8), противоположной по отношению к первой поверхности (8p);
причем указанные активные молекулы содержат молекулы по меньшей мере одного флуоресцентного вещества, в частности, флуоресцеина (C20H12O5), при этом пористая мембрана (7) выполнена с возможностью функционировать, с оптической точки зрения, как брэгговское зеркало, или как линейная комбинация из брэгговских зеркал, или как по меньшей мере один одиночный или связанный оптический резонатор, при этом цвет указанного флуоресцентного вещества изменяется в результате изменения по меньшей мере одного представительного параметра указанных активных молекул и/или указанного флуоресцентного вещества в пористой мембране (7), при этом указанный параметр содержит, в частности, концентрацию указанных активных молекул и/или флуоресцентного вещества в пористой мембране (7), и/или состояние окисления, и/или разложения указанных активных молекул и/или флуоресцентного вещества в пористой мембране (7),
для того чтобы контролировать выделение и/или разложение указанных активных молекул.
25. Применение устройства (1) для трансдермальной доставки активных молекул, которое содержит:
- опорный элемент (8), проницаемый для указанных активных молекул;
- микроиглы (10), проницаемые для указанных активных молекул, при этом микроиглы (10) выступают из первой поверхности (8p) опорного элемента (8);
- пористую мембрану (7), заполняемую указанными активными молекулами, при этом пористая мембрана (7) расположена на второй поверхности (8s) опорного элемента (8), при этом вторая поверхность (8s), предпочтительно, является поверхностью опорного элемента (8), противоположной по отношению к первой поверхности (8p);
причем указанные активные молекулы содержат молекулы по меньшей мере одного фоточувствительного вещества, при этом указанное фоточувствительное вещество содержит, в частности, фоточувствительный полимер или гидрогель, необязательно, фоточувствительное производное или эфир: акриловой кислоты, или поливинилового спирта, или полиметакрилата, или гиалуроновой кислоты, или полиэтиленгликоля, при этом пористая мембрана (7) выполнена с возможностью функционировать, с оптической точки зрения, как брэгговское зеркало, или линейная комбинация брэгговских зеркал, или как по меньшей мере один одиночный или связанный оптический резонатор, и проявлять по меньшей мере одно окно пропускания, необязательно, в инфракрасной области спектра, в частности, в ближней ИК-области спектра,
для оптического контроля выделения указанных активных молекул, причем выделение указанных активных молекул происходит только в условиях, когда указанное устройство (1) подвергается воздействию излучения, имеющего длину волны, совпадающую с указанным окном пропускания или попадающую в указанное окно пропускания.
26. Применение устройства (1) для трансдермальной доставки активных молекул, которое содержит:
- опорный элемент (8), проницаемый для указанных активных молекул;
- микроиглы (10), проницаемые для указанных активных молекул, причем микроиглы (10) выступают из первой поверхности (8p) опорного элемента (8);
- пористую мембрану (7), заполняемую указанными активными молекулами, причем пористая мембрана (7) расположена на второй поверхности (8s) опорного элемента (8), при этом вторая поверхность (8s) предпочтительно является поверхностью опорного элемента (8), противоположной по отношению к первой поверхности (8p), при этом указанные активные молекулы содержат молекулы и/или частицы по меньшей мере одного термочувствительного вещества, причем указанное термочувствительное вещество активируется, когда оно подвергается воздействию заданной повышенной температуры в течение заданного периода времени, при этом указанное термочувствительное вещество содержит, в частности, наночастицы неблагородного металла, при необходимости, железа, и катализатор, при необходимости, графен, и/или наночастицы золота;
для температурного контроля выделения указанных активных молекул, причем выделение указанных активных молекул происходит только при условии тепловой активации.
27. Применение по п. 26, при котором выделение указанных активных молекул происходит в результате изменения состояния окисления указанных активных молекул и/или в результате облучения указанных активных молекул.
28. Способ изготовления компонента (1p) устройства (1) для трансдермальной доставки активных молекул, включающий этап получения микроигл (10) на поверхности опорного элемента (8), с помощью фотолитографии или микромеханическиой технологии.
29. Способ изготовления по п. 28, при котором опорный элемент (8) получают путем осаждения фоторезистивной гибридной полимерной смеси на подложке (5) и последующего отверждения указанной фоторезистивной смеси в результате облучения источником ультрафиолетового излучения, предпочтительно, в течение приблизительно 10 секунд, при этом указанная фоторезистивная смесь, необязательно, является смесью на основе полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA) и фотокатализатора, необязательно 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur ), в частности, указанная фоторезистивная смесь имеет концентрацию 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur) в полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA), составляющую приблизительно 2 об.%.
30. Способ изготовления по п. 29, в котором указанную подложку (5) изготавливают из материала, который является проницаемым для ультрафиолетового излучения, в частности, из кварца.
31. Способ изготовления по п. 29 или 30, в котором микроиглы (10) получают отверждением при облучении источником ультрафиолетового излучения по меньшей мере одной фоторезистивной гибридной полимерной смеси, при этом указанная фоторезистивная смесь необязательно является той же самой фоторезистивной смесью, которая применяется в качестве исходного материала для изготовления опорного элемента (8) и/или смесью на основе полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA) и фотокатализатора, необязательно 2-гидрокси-2-метил-1-фенил-пропан-1-он (Darocur), в частности, указанная фоторезистивная смесь имеет концентрацию 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он (Darocur) в полиэтиленгликольдиакрилат (PEGDA), составляющую приблизительно 2 об.%.
32. Способ изготовления по п. 31, в котором указанную фоторезистивную смесь помещают в контейнер (4), предпочтительно, изготовленный из кремнийорганического материала, при этом опорный элемент (8) опирается на указанный контейнер (4) таким образом, чтобы опорный элемент находился в прямом контакте с указанной фоторезистивной смесью.
33. Способ изготовления по любому из пп. 29-32, в котором между указанным источником ультрафиолетового излучения и опорным элементом (8) помещают маску (2), непроницаемую для ультрафиолетового излучения, при этом маска (2) имеет отверстия в точках получения микроигл (10) на опорном элементе (8).
34. Способ изготовления по любому из пп. 28-33, в котором микроиглы (10) после фотолитографии, предпочтительно, вначале промывают, необязательно, в деионизированной воде, и/или в течение приблизительно 2 минут для удаления незатвердевшей фоторезистивной смеси и затем сушат, необязательно, с помощью азота.
35. Способ изготовления по любому из пп. 28-34, в котором опорный элемент (8) после фотолитографии, предпочтительно, разрезают, в частности, для удаления подложки (5) с опорного элемента (8).
36. Способ изготовления пористой мембраны (7) для устройства (1) для трансдермальной доставки активных молекул, содержащий этап конфигурирования пористой мембраны 7 таким образом, чтобы она функционировала, с оптической точки зрения, как брэгговское зеркало, или как линейная комбинация брэгговских зеркал, или как одиночный или связанный оптический резонатор,
L
H
указанные брэгговское зеркало, или брэгговские зеркала в указанной линейной комбинации, или указанный по меньшей мере один одиночный или связанный оптический резонатор имеют периодическую структуру с чередованием слоев с низким показателем преломления (n) и слоев с высоким показателем преломления (n),
при этом количество периодов в пористой мембране (7) составляет от 10 до 50.
37. Способ изготовления по п. 36, содержащий этап получения пористой матрицы, имеющей высокую удельную площадь поверхности с резонансной фотонной структурой.
38. Способ изготовления по п. 36 или 37, содержащий этап получения пористой мембраны (7) путем наложения слоев с различной пористостью.
39. Способ изготовления по п. 38, в котором указанное наложение слоев обеспечивает чередование слоев с более низкой пористостью и слоев с более высокой пористостью.
40. Способ изготовления по любому из пп. 36-39, в котором количество периодов в указанной пористой мембране (7) составляет от 20 до 40, предпочтительно, равно 30.
41. Способ изготовления по любому из пп. 36-40, в котором пористую мембрану (7) получают с помощью электрохимического способа.
42. Способ по п. 41, в котором пористая мембрана (7) основана на пористом кремнии (PSi) и, необязательно, мембрану получают электрохимическим растворением кристаллического кремния с p++ легированием в растворе фтористоводородной кислоты (HF), воды и этанола, при этом фтористоводородная кислота (HF), вода и этанол имеют в указанном растворе приблизительно соотношение 1:1:1.
43. Способ изготовления по любому из пп. 36-42, в котором, в частности, пористую мембрану (7) заполняют активными молекулами.
44. Способ изготовления по п. 43, в котором указанные активные молекулы содержат молекулы по меньшей мере одного флуоресцентного вещества, в частности, флуоресцеина (C20H12O5), и/или молекулы по меньшей мере одного фоточувствительного вещества, в частности, фоточувствительного полимера или гидрогеля, необязательно, фоточувствительного производного либо эфира: акриловой кислоты, или поливинилового спирта, или полиметакрилата, или гиалуроновой кислоты, или полиэтиленгликоля, и/или молекулы и/или частицы по меньшей мере одного термочувствительного вещества, при этом указанное термочувствительное вещество содержит, в частности, наночастицы неблагородного металла, необязательно, железа и катализатор, необязательно, графен, и/или наночастицы золота.
45. Способ изготовления по п. 43 или 44, в котором пористую мембрану (7) высушивают перед заполнением указанными активными молекулами.
46. Способ изготовления устройства (1) для трансдермальной доставки активных молекул, содержащий этапы объединения компонента (1p), полученного с помощью способа изготовления по любому из пп. 28-35, с пористой мембраной (7), полученной с помощью способа изготовления по любому из пп. 36-45.
47. Способ изготовления по п. 46, в котором указанное объединение компонента (1p) и пористой мембраны (7) выполняют с помощью закрывающего элемента (9).
48. Способ изготовления по п. 47, в котором пористую мембрану (7) осаждают на указанный закрывающий элемент (9) и указанный закрывающий элемент (9) присоединяют к поверхности опорного элемента (8) так, чтобы сделать указанный закрывающий элемент (9) примыкающим по периферии к указанному опорному элементу (8) и, следовательно, закупорить пористую мембрану (7) между закрывающим элементом (9) и опорным элементом (8), при этом поверхность указанного опорного элемента (8), с которой соединен закрывающий элемент (9), является, в частности, противоположной поверхности, на которую нанесены указанные микроиглы (10).
49. Способ изготовления по п. 48, в котором указанный закрывающий элемент (9) соединен с поверхностью указанного опорного элемента (8) посредством нанесения фоторезистивной жидкости и отверждения указанной фоторезистивной жидкости под воздействием ультрафиолетового излучения.
50. Способ изготовления по п. 48 или 49, в котором указанный закрывающий элемент (9) соединен с поверхностью опорного элемента (8) посредством нанесения клея.