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マイクロニードルの熱可逆的圧縮特性の評価

 マイクロニードルは美容・医療分野における新技術として研究開発が進められています。
 美容向けマイクロニードルはヒアルロン酸などの高分子からなる薬剤成分を超微細な突起形状に成形し皮膚内へ挿入することで薬剤成分を皮膚から体内へ浸透させることができます。マイクロニードルは皮膚への挿入時に折れや曲がりの起こらない強度を必要とします。
 微小圧縮試験機を用いることでマイクロニードル1本ずつを圧縮試験し、その強度評価が可能となります。さらに、高温システムを使用することで圧縮特性の温度依存性も評価することが可能です。
 今回は体温付近の温度変化にともなうマイクロニードルの圧縮特性の変化を評価した事例をご紹介します。

■試料 マイクロニードル(美容、医療)

■装置 微小圧縮試験機 高温システム付きMCT-510 (島津製作所製)

装置仕様

 
項目 詳 細 内 容
試験力 Max. 4,903 mN
変位 Max. 100 μm
圧子先端径 100 μm (高温システム用)
加熱温度 Max. 250

■特徴
  ・数μm〜の微小構造体の圧縮試験が可能
・多数の構造体が並んだ中から1本を狙って圧縮試験することが可能
・試料を加熱しながら圧縮試験することが可能


■試験方法
   100 μm先端径の平面圧子を使用し、ヒアルロン酸を超微細な針状に結晶化した2種類のマイクロニードルA,Bに対して温度3水準(RT(23℃)、30℃、40℃)において各3本を圧縮試験し、各温度の座屈荷重を平均で評価しました。
 マイクロニードルの先端径はそれぞれ A がφ約40 μm、B がφ約55 μm、高さはいずれも約200 μmです。 (RT=室温)

 


■試験結果
   各温度条件について3本を圧縮試験した結果、マイクロニードルA,Bいずれも温度の上昇とともに座屈荷重も高くなることがわかりました。さらに、40℃に昇温したニードルを再び30℃あるいはRT(23℃)に戻して試験すると昇温前と同程度の座屈荷重を示すことから、熱可逆的な圧縮特性があることがわかりました。
 
  表 試験結果(平均値)

 

図 座屈荷重と温度の関係

2021.09 369