Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays. Ferner betrifft die Erfindung ein insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Formelement für die Herstellung von Mikroarrays.

Mikroarrays weisen eine Vielzahl von Mikronadeln auf, die üblicherweise in einem Trägerelement, wie in einem Patch, einem Pflaster oder dergleichen angeordnet bzw. mit diesem verbunden sind. Mikroarrays weisen eine hohe Anzahl von Mikronadeln auf, deren Länge so bemessen ist, dass sie beim Eindrücken in die Haut eines Patienten nur so weit in die Haut eindringen, dass Nerven und Gefäße möglichst nicht von den Nadelspitzen berührt werden. Die Nadeln weisen einen Wirkstoff, beispielsweise ein Medikament, auf. Der entsprechende Wirkstoff kann an einer Oberseite der Nadel aufgebracht sein oder in den Nadeln angeordnet sein. Bei in den Nadeln angeordnetem Wirkstoff sind die Nadeln oder Bestandteile der Nadeln aus einem sich in der Patientenhaut auflösenden Material hergestellt.

Die Herstellung von Mikroarrays erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Silikonformen, die eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen. Zum Befüllen der Vertiefungen wird üblicherweise eine mit dem Wirkstoff versehene Flüssigkeit auf die Oberseite der Silikonmatrize aufgebracht. Nach dem Trocknen der Flüssigkeit wird ggf. eine weitere Flüssigkeit aufgebracht. Auf der Unterseite des in die Silikonmatrize eingebrachten Materials wird das Trägerelement aufgebracht, die Mikronadeln werden aus der Silikonmatrize entfernt und anschließend verpackt. Die Herstellung der Silikonmatrizen ist sehr aufwendig und kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays zu schaffen, das kostengünstig und vorzugsweise für die Herstellung hoher Stückzahlen geeignet ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Formelement zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. ein Formelement gemäß Anspruch 12.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays wird zunächst ein flächiges Basiselement bereitgestellt. Insbesondere handelt es sich bei dem Basiselement um eine Folie mit einer Dicke von vorzugsweise 0,5 - 2 mm, besonders bevorzugt von 0,5 - 1,5 mm. In das insbesondere als Folie ausgebildete Basiselement erfolgt sodann ein Einbringen von Vertiefungen ausgehend von einer Oberseite des Basiselements. In diese Vertiefungen kann später zur Ausbildung der Mikronadeln ein sprechendes Material eingebracht werden. Erfindungsgemäß erfolgt im nächsten Schritt ein Öffnen der Vertiefungen an einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Basiselements. Die Vertiefungen sind somit sowohl an der Oberseite als auch an der Unterwelt des Basiselements offen. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass beim Befüllen der Vertiefungen mit Material von der Oberseite Luft aus den an der Unterseite vorgesehenen Öffnungen entweichen kann und somit die Ausgestaltung der Mikronadeln sehr präzise ist. Insbesondere ist hierdurch die Gefahr des Bildens von Luftblasen innerhalb der Vertiefung verringert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Erzeugen der Vertiefungen durch Einprägen mit Hilfe eines Prägeelements, das zu den Vertiefungen komplementäre Erhebungen aufweist. Hierbei können die Vertiefungen von der Oberseite des Basiselements in das Basiselement eingeprägt werden. Hierbei kann das Prägeelement ein flaches, als Prägebrett ausgebildetes Element sein, an dessen Oberseite die entsprechenden Präge-Erhebungen vorgesehen sind. Besonders bevorzugt ist es, als Prägeelement eine Prägewalze zu verwenden. Dies hat den erheblichen Vorteil, dass es möglich ist, die entsprechenden Vertiefungen in einem kontinuierlichen Prozess herzustellen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Basiselement als Folie ausgebildet ist.

Das Öffnen der Vertiefungen, insbesondere sämtlicher Vertiefungen, erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen des Basiselements. Bevorzugt ist es hierbei, dass die Vertiefungen an der Unterseite durch Aufschmelzen geöffnet werden. Alternativ könnte auch ein Aufstechen erfolgen, wobei durch das erfindungsgemäß bevorzugte Erwärmen oder Aufschmelzen die Qualität auf Grund der sehr geringen Abmessungen deutlich höher ist.

Besonders bevorzugt ist es, dass das Öffnen der Vertiefung durch Laserstrahlen erfolgt. Insbesondere würde je Vertiefung ein Laserstrahl auf das Basiselement richtet. Hierbei ist es möglich, den Laserstrahl von der Oberseite in die Vertiefung zu richten und somit die entsprechende Öffnung in Richtung der Unterseite zu erzeugen. Alternativ kann der Laserstrahl auch auf die Unterseite des Basiselements gerichtet werden, so dass die Öffnung der Vertiefung von der Unterseite erfolgt. Gegebenenfalls können diese beiden Verfahrensschritte zum Öffnen der Vertiefung miteinander kombiniert werden.

Besonders bevorzugt ist es, dass eine Laserquelle über Spiegel umgelenkt werden kann, um eine Vielzahl von Öffnungen auf dem Basiselement zu erzeugen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit sehr präzise, insbesondere bei der Verwendung einer Folie, bei der die Vertiefungen durch Laserstrahlen geöffnet werden, in einem kontinuierlichen Verfahren kostengünstig eine hohe Anzahl von Formelementen für die Herstellung von Mikroarrays hergestellt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Formelement für die Herstellung von Mikroarrays. Besonders bevorzugt ist es, dass das erfindungsgemäße Formelement mit dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren und den bevorzugten Weiterbildungen dieses Herstellungsverfahrens ausgebildet ist.

Das erfindungsgemäße Formelement weist ein flächiges Basiselement auf. Das Basiselement ist vorzugsweise, wie vorstehend beschrieben, als Folie ausgebildet, die vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,5 - 2 mm, insbesondere von 0,5 - 1,5 mm, aufweist. Als Folienmaterial ist besonders gut geeignet TPU, PC, PETG.

In dem Basiselement sind Vertiefungen angeordnet, die sich von einer Oberseite des Basiselements in Richtung einer Unterseite des Basiselements erstrecken. Vorzugsweise handelt es sich bei den Vertiefungen um eingeprägte Vertiefungen. Erfindungsgemäß weist jede der Vertiefungen eine Öffnung auf. Die Öffnung ist an der Unterseite des Basiselements vorgesehen. Jede Vertiefung weist somit zwei einander gegenüberliegende Öffnungen auf.

Der Querschnitt der Vertiefungen verjüngt sich vorzugsweise ausgehend von der Oberseite des Basiselements in Richtung der Unterseite. Insbesondere sind die Vertiefungen kegel- oder kegelstumpfförmig. Besonders bevorzugt ist eine Pyramiden- oder pyramidenstumpfförmige Ausgestaltung der Vertiefungen. Vorzugsweise weist die pyramidenförmig ausgestaltete Vertiefung einen quadratischen Querschnitt auf. Vorzugsweise sind die Vertiefungen in Längsrichtung symmetrisch, so dass die an der Unterseite vorgesehene Öffnung in Bezug auf eine Grundfläche der Vertiefung mittig angeordnet ist.

Vorzugsweise weist jede einzelne Vertiefung an der Oberseite eine Querschnittsfläche von 0,04 mm ² - 0,16 mm ² , insbesondere von 0,04 - 0,08 mm ² , auf. Die Vertiefungen selbst weisen vorzugsweise eine Tiefe von 600 pm bis 1500 pm, insbesondere von 600 m bis 1000 m, auf.

Das insbesondere als Folie ausgebildete Basiselement weist eine Dicke auf, die größer ist als die Tiefe der Vertiefungen. Vorzugsweise ist die Dicke der Folie 200 |jm - 500 pm dicker als die Tiefe der Vertiefungen. Insbesondere weist das Basiselement eine Dicke von 800 pm - 2 mm auf.

Bevorzugt handelt es sich bei den Öffnungen an der Unterseite des Basiselements um gelaserte Öffnungen, also um durch Laserstrahlen erzeugte Öffnungen. Somit weist das Basiselement im Bereich der Öffnungen an der Unterseite des Basiselements insbesondere ein durch Laserstrahlen verändertes Materialgefüge auf. Vorzugsweise weist das Basiselement im Bereich der Öffnungen an der Unterseite des Basiselements zumindest teilweise geschmolzenes Material auf.

Die Öffnungen an der Unterseite des Basiselements weisen vorzugsweise einen Durchmesser von < 40 pm, insbesondere < 10 pm, auf.

Vorzugsweise weisen die Vertiefungen einen geringen Abstand bzw. eine hohe Dichte auf. Insbesondere sind pro Quadratzentimeter 49 - 625 Vertiefungen bei einer insbesondere regelmäßigen Anordnung vorgesehen. Ebenso ist eine Anordnung von Vertiefungen beispielsweise in Reihen vorgesehen, wobei die benachbarten Reihen jeweils auf Lücke angeordnet sind.

Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Größenverhältnisse sind in besonders bevorzugter Ausführungsform durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellt, so dass die entsprechenden Merkmale in besonders bevorzugter Ausführungsform einzeln oder in Kombination auch die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens definieren können. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Basiselements zusammen mit einer Prägewalze,

Figur 2 eine schematische Seitenansicht des geprägten Basiselements zusammen einer Lasereinrichtung und

Figur 3 eine schematische vergrößerte Seitenansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Vertiefung.

Zur Herstellung eines Formelements mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Basiselement 10 in Form einer Folie in Figur 1 von links nach rechts in Richtung des Pfeils 12 bewegt. Zur Erzeugung von Vertiefungen 14 in einer Oberseite 16 des Basiselements 10 ist eine Prägewalze 18 vorgesehen, die sich in Richtung eines Pfeils 20 im Ausführungsbeispiel entgegen des Uhrzeigersinns dreht. An einer Außenseite der Prägewalze 18 ist eine Vielzahl von Erhebungen 22 vorgesehen, wobei die Erhebungen 22 regelmäßig über die gesamte Außenseite der Prägewalze 20 verteilt angeordnet sind. Der Querschnitt der Erhebungen 22 entspricht dem Querschnitt der Vertiefungen 14. Die Erhebungen 22 sind insbesondere pyramidenförmig ausgebildet und weisen einen vorzugsweise quadratischen Querschnitt auf.

Die Höhe der Erhebungen 22 und somit die Tiefe der Vertiefungen ist etwas geringer als die Dicke der Folie 10. Die Folie 10 ist somit an einer Unterseite 24 auch nach dem Erzeugen der Vertiefungen 14 durch den Prägevorgang verschlossen. In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Herstellen von Öffnungen 26 an der Unterseite 24 der Folie 10, wobei die Öffnungen 26 zentral bzw. mittig auf die Vertiefungen 14 bezogen angeordnet sind. Die Öffnungen 26 werden mit Hilfe einer Lasereinrichtung 28 erzeugt, während die geprägte Folie 10 insbesondere schrittweise in Figur 2 nach rechts in Richtung eines Pfeils 30 bewegt wird. Die Laservorrichtung 28 erzeugt insbesondere eine Vielzahl von Laserstrahlen 32, die jeweils auf eine Spitze der Vertiefung 14 gerichtet sind. Durch die Laserstrahlen 32 werden die Öffnungen 26 erzeugt.

Ein insbesondere mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Formelement 34 weist eine Vielzahl von Vertiefungen 14 auf. Diese sind derart ausgebildet, dass sie sich ausgehend von der Oberseite 16 des Basiselements in Richtung der Unterseite 24 verjüngen. Die Vertiefungen 14 weisen jeweils einen pyramidenförmigen Querschnitt mit insbesondere quadratischer Grundfläche auf.

Eine Seitenlänge a der quadratischen Grundfläche der pyramidenförmigen Vertiefung 14 weist Abmessungen von a = 200 - 400 pm auf. Die Tiefe der Vertiefungen 14 beträgt t = 600 pm - 1500 pm. Ein Durchmesser der durch einen Laser hergestellten Öffnungen 26 ist vorzugsweise < 40 pm und vorzugsweise < 10 pm. Die Gesamtfoliendicke T beträgt T = 800 pm - 2 mm.