• attacco elettrochimico
• Rilascio transdermico dei farmaci
• microaghi in ossido di silicio
• microaghi con sistemi di ancoraggio

Il seguente lavoro di tesi ha riguardato lo studio e la fabbricazione di strutture di ancoraggio integrate su una matrice di microaghi in ossido di silicio. I microaghi realizzati sono di dimensione cento volte più piccola rispetto a quella di un capello umano e trovano il loro impiego nel rilascio transdermico di farmaci.
Il rilascio transdermico dei farmaci è, oggigiorno, un’efficiente via alternativa ai metodi tradizionali di somministrazione dei farmaci, che prevedono un rilascio per via orale oppure mediante iniezioni ipodermiche. Tuttavia, le tecniche attualmente impiegate nel rilascio transdermico di farmaci, quali ad esempio cerotti transdermici, sono limitate dalla scarsa permeabilità dello strato corneo. Infatti, solamente alcune classi di farmaci sono in grado di attraversare la cute sana; tutte le altre non diffondono in modo efficiente attraverso di essa. Per superare tali limitazioni e rendere questo tipo di somministrazione più efficace, sono oggetto di studio delle tecniche che fanno ricorso a promotori lipidici, ultrasuoni, o che richiedono la presenza di campi elettrici, come nel caso della ionoforesi.
In questo ambito, è evidente che l’impiego di microaghi capaci di realizzare percorsi di dimensioni micrometriche attraverso l’epidermide, permette di incrementare la permeabilità dello strato corneo ai farmaci e rendere più efficace la somministrazione transdermica degli stessi.
Inoltre, le ridotte dimensioni dei microaghi introducono numerosi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali: i) non causano dolore o sanguinamento, in quanto non raggiungono le profondità cutanee in cui sono presenti i vasi sanguigni ed i nocicettori; ii) non richiedono la presenza di personale qualificato, agevolando quindi l’auto–somministrazione del farmaco; iii) sistemi miniaturizzati di microaghi consentono il rilascio controllato di piccole quantità di farmaco, come richiesto nella cura di numerose patologie.
Questo lavoro di tesi ha visto la realizzazione di microaghi in ossido di silicio, utilizzando il processo di fabbricazione messo a punto presso il laboratorio di Tecnologie Microelettroniche e Microsistemi del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione. Il processo consiste in tre passi fondamentali: attacco foto–elettrochimico per la formazione di un array di macropori ordinati su un substrato di silicio di tipo n; ossidazione termica di tipo wet, in modo da ottenere cilindri cavi di ossido di silicio; etching di tipo wet per rimuovere il silicio in eccesso e ottenere aghi in ossido di silicio. In particolare, sono state studiate delle strutture di ancoraggio da integrare sui microaghi in modo da bloccare la posizione degli stessi all’interno della pelle, in seguito alla loro penetrazione. La struttura di ancoraggio viene creata in fase di attacco elettrochimico, variando in modo opportuno la corrente imposta al sistema; in altri termini si va a modulare/variare il diametro del poro in funzione della profondità per una certa lunghezza. In questo modo, dopo il processo di ossidazione vengono creati dei microaghi con un profilo indentato, in grado, quindi, di favorire l’incastro con la pelle.
L’indentazione è stata creata in una parte opportuna dell’ago, tale che in seguito alla sua penetrazione nella pelle questa risulti compresa all’interno dello strato epidermico, evitando di ledere il derma e causare dolore al paziente oppure di ancorare l’ago nello strato corneo, che è lo strato più esterno ed è formato da cellule prive di attività metabolica, pertanto soprattutto in determinati periodi l’anno va incontro a desquamazione.
La fase di fabbricazione ha previsto, dapprima la realizzazione di microaghi con periodo di 20 μm, utili per il settaggio dei parametri d’attacco, quali tensione, corrente, etc. Le forme d’indentazione, in questo tipo di aghi, non hanno dato buoni risultati a causa appunto del periodo troppo elevato; infatti la rugosità delle pareti dell’ago presenta lo stesso ordine di grandezza dell’impulso di ancoraggio per cui non risulta essere apprezzabile.
Invece, microaghi con periodo 10 μm hanno dato risultati soddisfacenti sia in assenza che in presenza di sistemi di ancoraggio. Dapprima sono stati realizzati aghi dritti che hanno mostrato pareti lisce e in seguito sono stati realizzati profili di indentazione, in grado di soddisfare le specifiche prefissate.