论文部分内容阅读
微针经皮给药是提高药物经皮吸收效率的给药方式之一，它使用微米尺度的针刺入皮肤，在皮肤上产生药物运输的通道。微针的穿刺深度不会接触到神经末梢和血管，无痛无血就可以使药物实现皮内释放，且针体尺寸较小，几乎不会对皮肤造成损害，是近年来经皮给药领域的研究热点。然而，此技术仍处于发展阶段，需要利用成像手段对微针刺入皮肤的深度、微通道的关闭时间、药物颗粒的释放行为等进行研究。光学相干层析成像(OCT)可以实时、在体检测样品的内部结构信息，是对微针经皮给药测试的常用技术手段之一。然而，利用OCT对微针经皮给药测试也存在一些问题。微针的长度一般在50～1500μm之间，药物颗粒的粒径为数微米，要求成像系统同时具有高分辨率和大焦深。而传统的OCT系统采用高斯光束照射样品，虽然采用短焦物镜可以获得小的光斑尺寸，但相应的焦深很短，超出焦深区域的光斑尺寸会迅速增大，降低成像质量。贝塞尔光束可以在远大于瑞利距离的范围内保持与高斯光束相同的光斑尺寸，能够同时满足高横向分辨率和大焦深的要求。本论文从微针经皮给药的测试需求出发，利用圆环达曼光栅产生的贝塞尔光束照射样品，解决了传统OCT系统横向分辨率与焦深相互制约的问题。主要工作包括以下两个方面: 1.优化了基于圆环达曼光栅产生贝塞尔光束的方法。将圆环达曼光栅与空间滤波器、4f透镜系统相结合，利用圆环达曼光栅的一级衍射光产生贝塞尔光束，具有入射光能量利用率高等优点。利用光学仿真软件VirtualLab对上述贝塞尔光束的产生过程进行仿真，通过优化空间滤波器的环缝宽度等参数，改变贝塞尔光束中心光斑沿轴向的光强分布，提高了贝塞尔光束的质量，为实现在大成像深度范围内保持高横向分辨率的OCT系统奠定了基础。 2.设计并搭建了一套基于圆环达曼光栅产生的贝塞尔光束照明的扫频OCT系统。经测试，该系统的A-scan成像速率为50kHz，纵向分辨率约为7.3μm（组织内），有效焦深为1.68mm，焦深区域内的横向分辨率均高于4μm。利用该系统对实心微针、可溶性微针刺入皮肤后成像。从获得的OCT图像中可清晰观察到微针的边缘、刺入皮肤的深度和产生的微通道，并观察到了微通道的关闭过程以及可溶性微针的溶解过程。实验结果表明，该系统能够满足微针经皮给药的测试需求。