基于微注射的聚乳酸微针递送中药液效率评估

聚合物微针作为一种高效、安全、成型简单、节能环保的新型经皮药物递送医疗产品,逐渐得到关注。为研究聚合物微针体外递送中药液的效率,在已知的工艺条件下,通过微注射制备了聚乳酸(PLA)微针,利用扫描电镜观察其形貌特征,并对小鼠腹部皮肤进行穿刺,然后进行石蜡切片,观察其产生的微小通道,同时,通过体外透皮扩散评估了PLA微针预处理后的中药液递送效率。结果表明,针高为520μm的PLA微针具有较好的力学性能,能刺穿鼠皮皮肤的角质层,在微针预处理和未预处理Franz扩散实验中,120 min后,骨痹通方中药液预处理的吸光值为1.086881,未处理的吸光值为0.09004,经过线性拟合后,微针预处理实验组药物浓度至少是未处理对照组的10倍。

聚合物微针体系用于眼部药物递送的进展

聚合物微针是目前最有潜力的透皮给药技术,具有精准、快速、可溶解、可降解等特点,已被广泛用于递送疫苗、麻醉类、止痛类等大分子药物。聚合物微针能够有效地穿过眼表屏障,使药物顺利靶向递送至患病处。因此,综述了聚合物微针在眼科领域的应用的进展,通过对目前的聚合物微针的制备、器件类型和设计原则、生物安全方面的研究,总结了该领域的最新进展,然后,分析了聚合物微针在眼部疾病中的具体应用及其在眼部疾病中的工作特点,包括眼压、感染、眼部皱纹等。在提出了目前面对的关键挑战的同时,对聚合物微针在眼部药物递送的前景进行了展望,促进了聚合物微针治疗眼部疾病的发展。

基于SCFNA法的FSS吸波材料设计及制备

目的设计并制备一种与单元电导率匹配、电磁性能优异的柔性频率选择表面吸波材料。方法首先选择空间限域强制组装法(SCFNA)制造具有优异导电性能的片材,再按圆形谐振单元裁剪并周期性排布在有机介质层内。完成频率选择表面(FSS)的制备后测试其电磁波性能,并与仿真模型优化的结果进行对比。结果制备的柔性选择表面样件在频率为18~40 GHz时吸收率达到96.22%以上。结论使用空间限域强制组装法设计制备了导电单元,通过调整工艺参数实现对单元电导率的精准调控,成功制备出了一种在18~40 GHz频段下电磁性能优异的高柔性吸波体材料。

搭载右旋布洛芬缓释型微针的制备及性能测试

载药缓释型微针可以无痛、有效地释放疫苗激素类药物。以交联透明质酸为基材,分别使用预载药和后载药的方法制备右旋布洛芬缓释型微针,研究载药缓释型微针的最佳制备工艺。对这2种载药方法制备的微针阵列进行了力学性能测试,同时通过体外透皮扩散实验评价了微针的释药性能。实验结果表明,预载药法更适合制备载药缓释型微针,微针阵列的成型较好,并且具有足够的力学性能刺破皮肤。体外透皮扩散实验显示,预载药法制备的右旋布洛芬缓释型微针的释药性能更加优异。微针在6 h时释放了约42%的药物,最终,累计释放了约95%的药物。实验结果证明了载药缓释型微针的有效性,为疫苗、激素类药物的临床应用提供了新的研究方向。

微针葡萄糖传感器的制备与性能研究

针对目前糖尿病血糖监测通常需要采集指血,耐受性差且监测数据不连续的问题,迫切需要开发一种无疼痛持续监测血糖水平的装置,提出了一种基于微针(MN)的电流酶基葡萄糖连续监测传感器,主要是在MN表面修饰银(Ag)层与包覆葡萄糖氧化酶(GOx)的导电高分子聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)层来实现葡萄糖信号检测。聚乳酸MN阵列由7×7的圆锥形MN组成,MN高度和底径分别为550μm和250μm,同时,探究了熔融热压法制备MN阵列、微电子打印机喷涂Ag墨、电沉积法制备包覆GOx的PEDOT层的工艺。实验结果表明:修饰后的MN电极在生理相关范围内具有良好的线性响应(0~35 mmol/L)和响应时间(9 s),为MN无创连续监测人体生理指标的实际应用提供一定技术基础。

微注塑成形中熔体充模流动分析及其数值模拟

借鉴宏观熔体的流变学理论和建模技术,针对微尺度流道中的聚合物熔体流动特性,采用模型修正方法,建立反映微小通道中熔体流动特性的理论模型。同时,应用数值模拟方法,研究微尺度粘度、壁面滑移和熔体与模具间的表面传热系数对微小熔体流动的影响关系,并与相关试验数据进行比较。结果表明,微流道中的熔体粘度明显小于传统理论下的粘度值,且与微流道的特征尺寸成正比。随微流道特征尺寸减小,滑移系数也明显减小,壁面滑移速度则增大。考虑局部表面传热系数时微流道中的熔体温度分布具有尺寸效应。微尺度流道中的熔体流动行为与宏观熔体有许多不同。

UV-LIGA技术在微型模具型腔加工中的应用研究

为了实现微小注射模具型腔的精密加工,针对微小尺度模具型腔的加工难点,通过改良常规UV-LIGA工艺技术,选用合适的基底材料5CrNiMo,采用在基底表面上直接进行电铸生长的无背板生长方法,加工出具有50μm和100μm特征尺寸的哑铃型塑件微型腔.研究结果表明,无背板方法可实现在钢基底表面上直接通过电铸工艺获得微型模具型腔,省去了电铸背板步骤,既简化了工艺过程、缩短了整个工艺的制造周期,又增强了铸层与基底的结合力,可大大提高模具的形状精度.

微注塑成形中壁面滑移对熔体充模流动影响的研究

分析了微尺度下熔体壁面滑移机理,研究了微注塑成形中壁面滑移对熔体充模流动行为的影响。利用有限元方法进行数值模拟,确定了不同特征尺寸微通道中熔体的滑移系数,分析了入口剪切速率和长径比与滑移速度之间的关系。研究结果表明:壁面滑移使熔体速度曲线趋于平滑;当熔体入口速率一定时,其壁面滑移速度随微通道特征尺寸的减小而减小;入口剪切应力相同时,壁面滑移速度随微通道的长径比的增大而增大。

微注射成型工艺的实验研究

设计了微注射模具的变温系统,加工了通道宽度分别为500μm和100μm的哑铃形微型腔。在此基础上,基于Taguchi实验设计方法进行了成型工艺实验。结合微尺度下熔体充模流动理论及微尺度效应,研究了工艺参数及其交互作用对微结构塑件成型质量的影响规律。实验结果表明,随着微结构塑件特征尺寸的减小,注射压力和模具温度对填充率的影响明显增强;熔体温度对填充率的影响程度有所增加;注射行程对填充率的影响程度有所降低;保压压力和保压时间对填充率的影响相对不明显。

LED路灯塑料散热器结构优化设计

LED是替代传统光源的第四代光源,但是其发光效率很低,发热量很大,所以热分析对大功率LED十分重要。讲述LED路灯散热器的发展现状,并阐述导热塑料的优点及其在LED灯具散热中的应用前景。建立大功率LED路灯散热器的简化有限元模型,并通过热流分析软件Flow-EFD对其进行了热分析,利用正交试验的方法得到散热器结构尺寸对散热性能的影响情况,以及塑料散热器的优化结构。应用此结构可以有效降低LED芯片结温,并具有质量轻、耐腐蚀、绝缘性好等优点,有很广泛的应用前景。

微注塑成型中对流换热系数对熔体充模流动的影响

在熔体流动理论的基础上,通过分析熔体的对流传热机理,并引入对流换热系数模型,对微注塑成型中对流换热系数对熔体充模流动进行了研究。在正方形截面分别为500μm、300μm和200μm的三种长方形微流道中,数值模拟了熔体充模流动,通过与已有实验数据相比较,验证了对流换热系数模型的合理性,并分析了不同的模具温度和熔体温度下,采用常数对流换热系数和对流换热系数模型得到的熔体温度分布及其随微流道特征尺度变化规律。

基于微注射成型的微连接器工艺实验研究

基于正交实验设计方法,对微连接器在不同的微注射成型工艺参数下的充填情况进行研究,选择制品的质量作为实验指标,确定模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力、保压时间、冷却时间等6个工艺参数为实验因素,通过对实验数据进行极差分析,得到了各因素对指标值的影响的主次顺序。实验结果表明,模具温度是影响制品质量精度的主要工艺参数因素,而冷却时间的影响最小。通过因素水平影响趋势图分析,得出了微连接器的最优工艺参数组合方案为模具温度80℃、熔体温度335℃、注射速度100 mm/s、保压压力20 MPa、保压时间1.5 s、冷却时间3.0 s,为微型器件生产中的工艺设计提供了理论依据和实际指导。

微注射成型机螺杆参数的优化设计

借鉴传统注射成型技术,对微注射成型机的注射螺杆进行了结构优化设计。螺杆类型选择三段式渐变型结构,先初步设定符合微注射成型机要求的螺杆结构参数,通过建立数学模型对其进行优化设计,在获得优化螺杆结构参数的基础上,利用聚合物成型计算软件对物料的塑化过程进行数值模拟,分析熔体温度、固体剩余量、剪切速率等参数,最终得到螺杆的最优参数。

微注射成型中工艺参数对微塑件成型质量影响的实验研究

利用微细电火花技术加工了特征尺寸为500μm的微流道塑件模具型腔。基于正交实验优化设计法,进行了微注射成型工艺实验。通过极差分析和方差分析,提出了各工艺参数对微流道塑件填充质量的影响规律,并分析其原因,给出了各工艺参数的最优水平组合及其对填充率影响的趋势图。实验结果表明,对于PP材料,注射量、注射速度、注射压力对填充率的影响较大,熔体温度影响相对较小;注射量的贡献率为52.29%,保压压力的贡献率仅为2.05%。

基于Moldflow的注射成型与注压成型对比研究

通过对注射成型和注压成型方法的Moldflow模拟仿真,结合两种成型方法的特点,对注射成型和注压成型方法生产超薄导光板的工艺条件和制品质量进行了详细的对比和分析。结果表明,注压成型制品所需的注射压力明显小于注射成型制品,注压成型可以节约能源;注压成型制品的残余应力和翘曲变形数值都小于注射成型的制品,注压成型能够增加制品生产的合格率,可以提高生产效率。

微注塑成型中熔体与壁面间传热系数对充模流动影响的研究

基于微注塑成型中熔体充模流动理论,对微尺度下熔体与壁面间的传热系数对熔体充模流动影响进行了研究.在分析两相间传热机理的基础上,讨论了宏观尺度流道和微观尺度流道中传热系数取值对熔体温度分布的影响.在引入传热系数模型的基础上,对正方形截面分别为500μm、300μm和200μm的三种长方形微流道中熔体充模流动进行三维数值模拟.通过与已有实验数据相比较,验证了模型的合理性,并分析了不同的模具温度和熔体温度下,采用常数传热系数和传热系数模型得到的熔体温度分布及其随微流道特征尺度变化规律.

微注射压缩成型柔性基底微针工艺参数研究

基于微注射压缩成型技术在应用于成型柔性基底薄壁微小塑件方面的应用,提出利用微注射压缩成型技术来制备柔性基底微针阵列,在设计叠层式微针三棱锥模具的基础上,以聚丙烯为实验材料,探究不同工艺参数对微针阵列成型质量的影响。结果表明,最佳微针高度可达322μm,通过极差分析得出注射速度、熔体温度以及二次锁模压力对微针高度影响显著,并利用分子取向应力模型从微观角度解释曲线走势,利用方差分析得出各个因素对于成型的贡献率中注射速度的贡献率最大,达到了25.3%。

透皮给药实心微针阵列的紫外压印工艺方法

文中提出了一种紫外压印技术成型透皮给药实心微针的工艺方法,以C-coating光刻胶作为微针成型的原材料,采用微机电技术加工的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微针模具,探究了紫外压印实验中影响微针成型质量的工艺条件。实验结果表明,利用C-coating光刻胶抽真空12 min以上,紫外曝光170~200 s时,制备的紫外压印微针的高度能达到230μm。通过纳米压痕力学测试和猪皮离体皮肤穿刺实验,证明这种紫外压印微针的针尖在承受50 mN的力时没有发生断裂破坏现象,并且能够顺利刺入猪皮达到良好的透皮给药效果,为紫外压印技术成型透皮给药微针提供了一定的技术参考。

翅片结构对金属-聚合物散热器散热性能影响的数值模拟研究

针对芯片的冷却问题,基于热量传递平衡原理,提出了1种新型的金属-聚合物复合式散热器,该散热器利用金属基板优良的导热性能和聚合物微结构翅片优良的散热性能实现热量的高效导出和高效散出。采用FloEFD热分析软件对翅片的高度、厚度、间距等翅片结构对复合式散热器散热性能的影响进行了研究。结果表明当翅片高度为50mm时,热源温度最低;当翅片厚度和间距分别为1mm和2.5mm时,对流换热系数存在最大值,分别为32.54和31.93 W/(m^2·K),为高效、低成本的金属-聚合物散热器的推广和应用提供依据。

基于交联透明质酸的微针制备及性能

新型水凝胶微针具有安全包裹多相药物、药物持续、可控释放等优点,在微针透皮给药领域极具应用潜力。文中重点研究了交联透明质酸微针贴片的优化工艺,并对微针贴片进行了性能评价。在碱性条件下使用1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)为交联剂对透明质酸进行交联,利用微浇注法制备交联透明质酸微针(cHA-MN),并优化其工艺。对所制备的微针贴片进行了外观形貌、力学性能、体外刺入性能及溶胀性能表征,验证其能否满足使用要求。实验结果表明,使用最优工艺制备的交联透明质酸微针贴片力学性能优良,可以顺利刺破皮肤,并实现溶胀功能。使用制备的微针搭载2.5%的右旋布洛芬药物,体外透皮扩散结果表明,微针在0~6 h释放出约38%药物,随后以一定速度缓慢释放至42 h,累计释放率约90%。