基于3D打印模具的快速溶解微针贴片在兽医学中的应用研究

本研究针对兽医学中传统给药方式存在的侵入性强、操作复杂等问题，开发了一种基于数字光处理（DLP）3D打印技术的快速溶解微针（MN）贴片。研究人员通过设计锥形和金字塔形微针阵列，采用聚维酮（PVP）和聚乙烯醇（PVA）材料，实现了高效皮肤穿透和模型药物递送。结果表明，该微针贴片机械强度高（穿透力≥0.4 N）、溶解速度快（100秒完全溶解），且能精准递送药物（如罗丹明B）。这一技术为动物牙龈疾病等治疗提供了可定制化、无痛的解决方案，显著提升了兽医临床的给药效率。

　　

论文解读

在兽医学领域，传统给药方式如口服药片或注射面临诸多挑战：动物抗拒吞咽、注射引发应激反应，而局部涂抹药物难以渗透至深层组织（如牙龈或关节）。尤其对于猫狗等宠物，牙龈疾病发病率高达60%，但现有治疗手段效率低下。与此同时，微针（Microneedle, MN）技术因其无痛、精准的特性在人类医学中广泛应用，但在兽医学中的探索仍处于起步阶段。如何开发一种可快速适配不同动物体型、且能高效递送药物的微针系统，成为亟待解决的科学问题。

针对这一需求，波兰弗罗茨瓦夫理工大学微系统分部的Kornicka Justyna团队在《Scientific Reports》发表了一项创新研究。他们利用数字光处理（DLP）3D打印技术制造模具，并通过两步成型工艺开发出可快速溶解的PVP/PVA微针贴片，为兽医学提供了定制化给药方案。

关键技术方法
研究采用DLP 3D打印技术制备锥形和金字塔形微针阵列模具，以聚二甲基硅氧烷（PDMS）翻模后，通过离心浇铸法生产PVP/PVA微针贴片。通过光学显微镜和扫描电镜（SEM）表征微针形貌，利用力学测试台评估穿透性能（以Parafilm^?和猪皮肤为模型），并结合罗丹明B释放实验分析药物递送效率。

研究结果

微针形貌与尺寸表征
DLP打印的微针高度（约500 μm）较设计值（600 μm）缩减17%，但锥形和金字塔形针尖直径分别精准达到40.3 μm和42.4 μm。SEM显示PDMS翻模后的PVP/PVA微针表面存在DLP特有的层状纹路（单层50 μm），但针尖无缺损，金字塔形微针因横截面积更大而表现出更高的机械稳定性。

穿透力与溶解动力学
力学测试表明，0.4 N的拇指压力即可使微针完全穿透0.52 mm厚的Parafilm^?模型（相当于猫狗表皮厚度）。在猪皮肤实验中，微针成功形成500 μm深的微孔。溶解实验显示，锥形和金字塔形微针分别在10秒内缩短55%和60%，120-150秒完全溶解，同时实现罗丹明B的100%释放。

药物递送验证
以10%罗丹明B为模型药物，UV-VIS检测证实药物在PVP/PVA基质中均匀分布，释放曲线平稳无突释。这种快速溶解特性适用于类似结构的药物（如治疗牙周病的氯己定）。

结论与意义
该研究首次将DLP 3D打印与PDMS翻模技术结合，开发出适用于兽医临床的定制化微针贴片。其核心优势在于：1）尺寸可调（适配不同动物）；2）操作简便（拇指按压即可给药）；3）快速溶解（避免二次伤害）。尽管微针高度存在打印收缩现象，但通过CAD设计补偿即可解决。未来需开展活体实验验证其对特定兽药（如抗生素或疫苗）的递送效果。这项技术为动物无痛治疗开辟了新途径，尤其对牙龈疾病等需局部高浓度给药的场景具有重要应用价值。