智能型聚吡咯药物芯片的制备与性能研究

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1、摘要摘要药物芯片是应用微机电技术(MEMS)，将微型化、智能化、集成化、可控化的特点整合到药物释放领域中，所开创的新一代药物释放体系。药物芯片具有的潜在微电子集成性，按需按时的给药方式，以及微小灵活的个体体积，使其在药物分析、分析化学、化学检测、组合化学、微生物学、特别是疾病治疗中具有很大应用前景。目前所制备的药物芯片基本上以单晶硅为基底，通过微机电技术、显微操作技术完成芯片的制备；制备好的芯片可按照设定的方式进行药物的存储与释放。药物芯片的优点是体积微小，不同生产批次间重复性高，但目前药物芯片的制作工艺繁琐，特别是储药技术要求较高。针对现有药物芯片的不足之处

2、，本论文将导电聚合物聚吡咯(PPy)所具有的药物储存释放性能与硅芯片技术相结合，制备出了一种新型的聚吡咯药物芯片。该药物芯片具有药物储存简单、药物释放模式多样、细胞相容性好的特点。本论文的主要研究内容如下：(1)通过MEMS技术在硅片的表面构建由若干金微电极组成的金电极阵列；(2)通过电化学法依次在每个金微电极上生长掺杂了相同或不同药物的聚吡咯膜(P)，y-Dmg)，以获得基于聚吡咯的药物芯片；(3)对上述制备出的药物芯片，通过外部施加电位的变化进行药物控制释放研究；(4)对药物芯片进行细胞毒性测试。主要研究结果如下：(1)在面积为6．0mmX6．0mm的硅片

3、表面制备出数目为6X6，每个电极尺寸为150pm×150pm×0．3pm的金微电极阵列；(2)制备出固载了药物磺基水杨酸(SSA)和三磷酸腺苷(ATP)的聚吡咯药物芯片：(3)药物芯片释放药物的速率可以通过改变释放电位进行调节，药物芯片释放药物的模式(连续释药或脉冲释药)可以通过改变释放药物的电极数目、释放时间以及释放次序进行调节；(4)药物芯片的稳定性可以通过制备双层聚吡咯膜进行改善，而双层膜的存在又可以进一步对药物释放的速率进行调控；(5)细胞毒性测试(MTT)结果显示药物芯片具有良好的细胞相容性。关键词：药物芯片；电控制释放；聚吡咯AbstractABS

4、TRACTControlled-releasemicrochipsaredesignedandfabricatedbasedonmicrofabricationtechniques，whichhavethecharacteristicofsubminiature，intelligent，integrationandcontrollable．Theyareanewclassofcontrolled-releasesystemsfordrugdelivery．Theirsmallsize，potentialforintegrationwithmicroelectr

5、onics，andabilitytostoreandreleasechemicalsondemandcouldmakecontrolled．releasemicrochipsusefulinanumberofareas，includingmedicaldiagnostics，analyticalchemistry,chemicaldetection，combinatorialchemistry,microbiology,and，moreimportantly,therapeutics．Althoughthemicrochipshavetheabilitytos

6、toreandreleasemultiplechemicalsubstancesondemandandtheadvantageofeasytoindustrialization，theprocessofthefabricationistime-consuming,especiallytheprocessofdrugsdepositedintothereservoirs．Inthispaper,wecombineconductingpolymers—Polypyrrole(PPy)withmicrochipstogenerateanewclassofmicroc

7、hips．Polypyrrolehavetheabilityofcontrollingdrugadministrationthroughelectricalstimulation．Devicesforthisstudyhavetheadvantageofloadingdrugsconveniently、achievingmanycomplexreleasepatterns、havinggoodcytocompatibility．Themainworkincludedasfollowing：(1)．Asolid-statesiliconmicrochip，con

8、sistingofanarrayofm