专用压力室在微针制造过程中起着决定性的机械作用。它施加恒定、均匀的高压——通常约为 5 bar——将粘稠的聚合物药物溶液驱动到微型模腔中，确保液体在固化前完全占据模具。
微针制造的核心挑战在于克服粘性流体对微小几何形状的阻力。压力室通过将溶液强制注入模具的每个缝隙来解决这个问题，从而保证了设备运行所需的结构完整性。
高压填充的力学原理
要理解压力室的必要性，必须了解所用材料的物理限制。
克服高粘度
聚合物药物溶液通常具有很高的粘度，这意味着它们会抵抗流动。
仅靠重力或毛细作用通常不足以将这些浓稠的液体推入模具的微小尖端。压力室提供了克服这种粘度并将材料深层驱动到腔体中所需的外部力。
确保均匀性
腔体内的压力施加是恒定且均匀的。
这种一致性对于大规模生产至关重要。它确保了阵列中的每一根针以及一批中的每一个阵列都受到完全相同的填充力，从而减少了最终产品的变异性。
对物理结构和功能的影响
压力室不仅仅是填充一个孔；它定义了医疗设备的官能几何形状。
制造尖锐的针尖
微针最关键的特征是其针尖。
高压工艺将聚合物强制推入模具锥体的最底部。这产生了能够刺穿角质层（皮肤最外层）的尖锐针尖，这是药物递送的主要屏障。
形成完整的针杆
除了针尖，针的结构主体也必须牢固。
完全填充可确保完整的针杆，使其坚固且无空隙。完整的物理形态对于承受插入时的机械应力而不发生屈曲或断裂是必要的。
压力不足的后果
如果填充过程依赖于不足的力量，微针的功能就会受到损害。
模腔填充不完整
如果没有压力室提供的特定力（例如 5 bar），聚合物可能会在腔体上方桥接，而不是填充它们。
药物递送失败
该设备的最终目标是精确的药物递送。
如果由于填充不良导致微针钝化或结构薄弱，它们将无法有效穿透皮肤屏障。这会导致递送失败或剂量不准确。
优化制造以获得临床成功
压力室是将液态聚合物溶液转化为可行医疗设备的桥梁。
- 如果您的主要关注点是机械可靠性：确保压力设置足够（例如 5 bar），以产生穿透皮肤屏障所需的尖锐针尖。
- 如果您的主要关注点是剂量准确性：优先考虑完全的腔体填充，以确保每个针杆都存在精确剂量的载药聚合物。
高压填充是将粘稠聚合物转化为有效、可穿透皮肤的药物递送系统的不可或缺的标准。
总结表：
| 特征 | 在微针填充中的作用 | 对最终产品的益处 |
|---|---|---|
| 高压 (5 bar) | 克服流体粘度和阻力 | 确保模腔完全占据 |
| 均匀力 | 在整个阵列上施加一致的压力 | 消除批次中的变异性和缺陷 |
| 深层填充 | 将聚合物驱动到模具锥体的底部 | 产生用于皮肤穿透的尖锐针尖 |
| 结构密度 | 防止针杆中出现气泡或空隙 | 保证插入过程中的机械强度 |
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参考文献
- Huanhuan Li, Ryan F. Donnelly. Design of a Novel Delivery Efficiency Feedback System for Biphasic Dissolving Microarray Patches Based on Poly(Lactic Acid) and Moisture‐Indicating Silica. DOI: 10.1002/adhm.202304082
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
