Лазерный мир

Золотарева, Кедик С.А, Кобыш А.Н. // В сборнике: Оптические технологии, материалы и системы («Оптотех 2022»). Сборник докладов конференции. Москва, 2022. С. 138-145.

Работа посвящена изучению особенностей лазерной технологии получения негатиивных форм из полиэтилентерефталата для получения полимерных растворяющихся микроигл. В результате работы были изготовлены формы для получения микроигл с заданной геометрией методом лазерного прошивания, а также составлен альбом возможных вариантов брака форм, выявлены причины его появление, предложены контрольные точки для исключения брака из производственного процесса, а также предложены пути усовершенствования технологии получения форм.

Полимерные растворяющиеся микроиглы являются перспективной системой трансдермальной доставки лекарственных и косметических препаратов в организм человека, обеспечивая безболезненность, эффективность и безопасность процесса введения. Однако в настоящее время существует ряд проблем, связанных с технологическим процессом получения подобных систем доставки, который ограничивает их масштабное производство. Наиболее эффективным способом получения полимерных растворяющихся микроигл является заполнение формы со сквозными полостями нужной геометрии полимерным составом при разности давлений — в таком случае удается достичь максимально полного заполнения микрополостей и воспроизводимого серийного получения массивов полимерных микроигл заданной геометрии. Проблема заключается в способе получения данных форм, которые традиционно получают из полидиметилсилоксана отливом на соответствующий массив металлических микроигл и последующим получением сквозных отверстий в вершинах конусов с помощью УФ-лазера. Данная технология является трудоемкой и не масштабируемой, а получаемые формы требуют наличия дополнительных поддерживающих конструкций для осуществления процесса равномерного заполнения.

В качестве материала для изготовления негативных сквозных форм могут рассматриваться материалы, обладающие достаточной твердостью и хорошей смачиваемостью, что будет дополнительно облегчать процесс заполнения микрополостей, а также имеющие низкую стоимость и пригодные для лазерной обработки, что позволит разработать масштабируемую технологию. К таким материалам относится, например, полиэтилентерефталат (ПЭТФ), который производится в виде листов разной толщины, что позволяет варьировать высоту получаемых микроигл [1]. В связи с этим целью данной работы было исследовать технологию лазерной прошивки негативных форм из полиэтилентерефталата для изготовления полимерных растворяющихся микроигл.

В ходе работы было разработано 2 лазерной технологии получения негативных форм для изготовления полимерных растворяющихся микроигл (рис. 2.) [2, 3]. Один из подходов заключается в том, что сначала в материале формируют микрополость конической формы заданных размеров с помощью СО2-лазера (10,6 мкм), а на втором этапе в вершине микрополости, используя УФ-лазер (355 нм), получают сквозное отверстие. Другой подход подразумевает использование УФ-лазера, с помощью которого на 1-м этапе получают сквозной канал на всю толщину пластины, а на 2-м этапе вокруг этого канала формируют коническую микрополость.

В ходе отработки технологического процесса получения негативных форм из ПТФЭ было обнаружено, что могут возникать небольшие отклонения в получаемых формах, которые значительно влияют на процесс заполнения форм и итоговый массив полимерных растворяющихся микроигл (Таблица 1). К таким отклонениям относятся разная форма конуса (по ширине и/или глубине), в т.ч. несимметричный профиль микрополости; проблемы с получением выходного отверстия: его отсутствие (непробитие), выход диаметра отверстия за допустимые пределы или большая разница в диаметрах отверстий внутри одной формы. Причиной отнесения данных вариантов форм к браку является то, что при в этих случаях не удается получить 100% массив микроигл, меняется дозировка препарата от массива к массиву, а также иглы теряют свою остроту и уже не способны проколоть роговой слой кожи. Таким образом при получении негативных форм для микроигл очень важно найти баланс между обеспечением полноты заполнения микрополостей формы и получением достаточно острых кончиков полимерных микроигл, способных пройти через роговой слой кожи.

Полное содержание на https://www.elibrary.ru/item.asp?id=53868870