La entrega de fármacos mediante parches transdérmicos ha suscitado un gran interés como una terapia no invasiva y sostenida. La presente investigación tuvo como objetivo diseñar un parche para la entrega transdérmica de melatonina, que fue encapsulada en nanopartículas de policaprolactona (PCL) mediante la técnica de nanoprecipitación rápida (FNP). Se prepararon con éxito nanopartículas de PCL cargadas de melatonina con un control preciso del tamaño de las partículas al ajustar eficazmente los parámetros del proceso. El efecto de los parámetros del proceso sobre el tamaño de las partículas se evaluó mediante dispersión dinámica de luz para producir partículas con un tamaño adecuado para aplicaciones transdérmicas. La cuantificación de la melatonina encapsulada se realizó mediante espectrofotometría UV, obteniendo la estimación de la eficiencia de encapsulación (EE%) y la capacidad de carga (LC%). Se obtuvo una EE% superior al 80%. Se realizó un análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC) de las nanopartículas para confirmar la encapsulación efectiva en la fase sólida. Se analizaron tejidos de algodón, funcionalizados por imbibición con la nano-suspensión, mediante microscopía electrónica de barrido para verificar la morfología, adhesión y distribución de las nanopartículas en la superficie; la liberación transdérmica de melatonina del tejido funcionalizado se realizó a través de celdas de Franz utilizando una membrana sintética. Las nanopartículas se distribuyeron uniformemente en las fibras de algodón, como lo confirmaron las observaciones de SEM; la prueba de liberación mostró una liberación continua y controlada cuya cinética fue descrita satisfactoriamente por el modelo de Baker-Lonsdale.