对于有些疾病的治疗或预防，需要将治疗成分，如亚单位疫苗和 DNA 疫苗等以纳米颗粒的形态递送到皮层。微针，即长度小于 1 毫米 的小针的点阵。作为一种有效的皮层给药系统，能否高效地担载纳米 形态的治疗物质，并将其递送到皮层是本研究所要探讨的科学问题。 微针作为一种新型的给药技术，不仅具有无痛、给药方便等优点， 而且运用物理手段可大幅提高水溶性药物，包括纳米药物的透皮吸收 及皮层靶向，能够避过胃肠道消化作用以及肝脏首过效用。将微针技 术与纳米药物相结合，可能产生新的应用领域。 本课题预期通过浸泡法将纳米药物的模型担载于微针，观察其在 微针针体的吸附和向内扩散的分布。课题中，以实验室自主研发的相 转化微针作为基础，通过大分子透明质酸、CMC-Na 对微针处方进行 优化，以筛选出溶胀性能较好的微针处方。同时，以量子点这一发光 明显的荧光物质作为模型药物，探讨浸泡法担载纳米药物的可行性。 随后，我们使用酸降解、氧化降解的方法得到分子量较小的海藻酸钠， 预期通过化学 linker 连接上药物。载药的海藻酸钠与 PEI 形成带正电 荷的纳米颗粒。再通过丝氨酸和苯甲醛通过一系列反应合成嵌段，对 带正电荷的纳米颗粒进行包裹，以降低阳离子纳米颗粒的毒性。为了 探讨浸泡法用于微针担载纳米药物的通用性，我们还将荧光脂质体浸 泡吸附于相转化微针，进行了定性研究。 关键词，微针 纳米药物 量子点上海交通大学硕士学位报告 II FEASIBILITY RESEARCH ON LOADING NANOPARTICLE DRUGS ON TRANSDERMAL MICRONEEDLE PATCHES ABSTRACT For the prevention and treatment of some diseases, it is necessary to delivery subunit vaccines and DNA vaccines in the form of nanoparticles to the cortex. Microneedle is kind of array patch with needles less than 1 millimeter. As an effective cortex-targeting delivery system, whether microneedle load nanoparticle therapeuticals and deliver to cortex is the main aim of this project. As emerging therapeutical drugs, microneedle is not only a painlessness and easy-adapting transdermal system, but also can promote the absorption and targeting of water soluble drugs and their nanoparticles， and avoid gastrointestinal digestion and first-pass effect. Hopefully, the combination of mironeedle and nanopaticle drugs could create a new applicaion field. In this project, we expected to use microneedle to carry nanoparticle drug model through soaking and observe the distribution of model drug on needle body and inwaird diffusion. We modified the prescription of microneedle on the basis of the phase-transition hydrogel microneedles invented by our lab through application of hyaluronic acid and CMC-Na to maximize the swelling of microneedle. Meanwhile, quantum dots are used as drug model to explore feasibility of loading nanoparticle drugs on transdermal microneedle patches. Then, we make sodium alginate degradate through acid and oxidation to get sodium alginate with small molecular weight and expect to form nanoparticle between sodium alginate and PEI through electrostatic interactions. We expected to synthesize blocks by benzaldehyde and serine to wrap the ploycationic nanoparticle to decrease上海交通大学硕士学位报告 III the toxicity of polycationic particles. In order to test the applicability of this soaking method, we dipped phase-transition microneedle into fluorescent liposome and analyzed the result qualitatively. KEY WORDS: microneedle, nanoparticle drug, quantum dots上海交通大学硕士学位报告 IV 目 录 摘要 I ABSTRACT II 第一章 前言 1 1.1 微针的概述 1 1.1.1 微针的概念 2 1.1.2 微针的分类 2 1.1.3 微针制备的材料 5 1.2 生物大分子及其纳米给药体系 6 1.2.1 生物大分子概述 6 1.2.2 纳米给药体系的优势 7 1.2.3 核酸纳米给药研究现状 7 1.3 荧光标记与检测 8 1.3.1 传统荧光染料 9 1.3.2 新型荧光染料--量子点9 1.3.3 荧光检测技术 10 1.4 本实验的研究思路和实验方法 10 第二章 微针的处方前研究 13 2.1 仪器与试剂 14 2.1.1 主要仪器 14 2.1.2 主要试剂 14 2.2 实验方法 14 2.2.1 聚合物溶液的配置 14 2.2.2 微针的制备 15 2.2.3 微针溶胀实验 16 2.3 实验结果与讨论 16 2.3.1 聚合物浓度对粘度的影响 16 2.3.2 微针制备 17 2.3.3 微针溶胀实验 18上海交通大学硕士学位报告 V 2.4 本章小结 20 第三章 浸泡法用于微针负载药物前期研究 21 3.1 仪器与试剂 21 3.1.1 主要仪器 21 3.1.2 主要试剂 21 3.2 微针浸泡量子点研究 22 3.2.1 不同处方微针浸泡量子点的定性研究 22 3.2.2 共聚焦用于荧光定量分析方法的建立 22 3.2.3 微针浸泡量子点的定量研究 22 3.3 结果与讨论 23 3.3.1 不同处方的微针浸泡量子点的定性研究分析 23 3.3.2 共聚焦用于荧光定量分析方法 24 3.3.3 微针浸泡量子点的定量研究 27 3.4 本章小结 29 第四章 构建（海藻酸钠/聚阳离子/三嵌段）纳米体系 31 4.1 仪器与试剂 32 4.1.1 主要仪器 32 4.1.2 主要试剂 33 4.1.3 溶液的配置 33 4.2 海藻酸钠降解实验及鉴定 34 4.2.1 海藻酸钠的降解 34 4.2.2 降解海藻酸钠分子量鉴定 34 4.3 嵌段合成 35 4.3.1 西夫碱反应 35 4.3.2 西夫碱酸化实验 36 4.3.3 Mitsunobu 反应 36 4.4 聚阳离子/海藻酸钠纳米颗粒制备与表征 37 4.4.1 聚阳离子/海藻酸钠纳米颗粒制备 37 4.4.2 海藻酸钠/聚阳离子复合物鉴定 37 4.5 实验结果与讨论 37 4.5.1 海藻酸钠降解与鉴定 37 4.5.2 嵌段的合成与鉴定 40上海交通大学硕士学位报告 VI 4.5.3 聚阳离子/海藻酸钠复合物的表征 46 4.6 本章小结 49 第五章 微针担载荧光脂质体的定性研究 51 5.1 仪器与试剂 51 5.1.1 主要仪器 51 5.1.2 主要试剂 51 5.2 实验方法 51 5.2.1 处方优化后的微针的制备 51 5.2.2 荧光脂质体的制备 51 5.2.3 荧光脂质体的粒径表征 52 5.2.4 微针吸附荧光脂质体定性研究 52 5.3 实验结果与讨论 52 5.3.1 荧光脂质体粒径表征 52 5.3.2 微针浸泡荧光脂质体的定性分析 53 5.4 本章小结 54 第六章 全文总结和研究展望 55 全文总结 55 研究展望 56