聚合物微针给药系统作为口服给药和皮下给药的替代方法,不仅拥有微创、高效等技术优势,而且拓展了疫苗、激素、多糖、蛋白质等大分子物质的给药途径。随着微针技术的向前发展,微针给药系统与其他药物促渗方法所产生的协同效应机理日渐成为研究热点,尤其是机械振动刺激促渗与微针系统的协同作用,显著增强了药品的渗透通量。受蚊子口器仿生学原理启发,通过施加机械振动刺激有利于减小皮肤对针状物体插入阻力,同时微针在振动下的往复穿刺运动可以成倍提高药物的渗透速率。目前,微针研究较多集中在针体材料和结构的改进,而振动协同作用下聚合物微针给药技术及其机理研究具有更广阔的开发前景。本文从模拟和实验两方面对振动协同作用下聚合物微针透皮给药机理进行了探究。同时,提出一种基于冷冻干燥工艺的载药微针成型方法,使得微针系统兼具机械振动刺激、微针透皮促渗、药物承载递送等多重功用。文中将振动微针系统分为透皮与给药两大内容分别进行机理研究,并对冷冻干燥成型载药微针的工艺流程进行了探索。主要研究内容如下:1)研究了振动协同作用下微针透皮作用机理。基于ANSYS显示动力学的仿真,模拟振动协同作用下微针穿刺皮肤过程,以等效应力、总变形云图表征微针与皮肤三维模型相互作用的动态响应结果。结合生物组织切片技术,在生物组织信息显微成像系统中观察振动微针穿刺后的小鼠皮肤。探究振动频率、微针高度等因素对聚合物微针阵列刺破生物皮肤的影响机制。在100Hz、150Hz和200Hz振动条件下,振动频率越高,皮肤内部的等效应力越大,微针刺破皮肤的效果越显著。2)探索了振动协同作用下微针给药机理。基于Transient Structural与Fluid Flow(fluent)模块对振动作用下微针递送胰岛素药物过程进行耦合仿真分析。以等效应力云图表征受振动微针作用影响下的皮肤响应结果,以振动频率为模拟变量分析振动微针作用对胰岛素药物通量的影响。联合振动微针体外递送胰岛素实验,结果显示:实验条件下,微针对胰岛素的经皮递送效率与施加的振动频率的大小呈正相关,200Hz振动频率作用于微针透皮给药与空白实验组对比将胰岛素渗透通量提高至3.14倍,验证了振动协同作用微针系统递送胰岛素药物的可行性与高效性。3)本文提出一种基于冷冻干燥工艺的多用途微针载药方案。在-50℃,15Pa条件下真空干燥10小时,将PVA溶液干燥并附着在微针阵列基底,PVA作为载药基体与微针针体之间保持海绵状的连接。冷冻干燥工艺成型制备载药微针技术兼具可溶微针的便携载药性以及不可溶微针的高强度优势,推动了微针给药技术实用化进程。