專利名稱：實心金屬微針陣列的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種生物醫(yī)學工程技術領域的方法，具體是一種實心金屬微針陣 列的制備方法。
背景技術：
經(jīng)皮給藥技術作為一種無痛、安全的藥物注射方式日益引起人們的重視，這種給 藥技術常需要以微針作為藥物載體達到向生物體輸送藥物的目的。目前研制的微針多是由 微機械加工方法制作的硅微針，但硅微針比較脆且生物相容性差，不易用于經(jīng)皮給藥。金屬 微針的柔韌性和生物相容性好，且針尖較鋒利，易用作經(jīng)皮給藥，但制作比較困難。經(jīng)對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，Wijaya Martanto，Jenny Wang等在 Pharmaceutical Research(2004)pp947~952 IH JC "Transdermal Delivery of Insulin Using Microneedles in Vivo”( “微針用于胰島素體內(nèi)透皮給藥”《藥物研究》)。該文獻 中提及的加工微針陣列的方法是采用激光切割制作微針陣列(1)準備75 4!11厚的35304 不銹鋼薄片；(2)用CAD制圖軟件畫掩膜；(3)用激光切割機切割不銹鋼薄片，使掩膜的形 狀復制為微針的形狀；(4)手工彎曲微針90°，得到微針陣列；( 電解拋光微針陣列，得到 光潔的微針陣列。然而該方法采用激光切割加工微針陣列，成本較高、效率低；為得到微針 陣列，需采用手工彎曲微針，工藝較復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種實心金屬微針陣列的制備方法， 制備得到尖銳的斜頂金屬微針陣列，此微針陣列具有很好的強度及韌性，易于刺入皮膚。同 時本發(fā)明制備過程簡單，采用光刻和機械加工結(jié)合的方法制備此微針陣列，工藝簡單，成本 低且便于普及。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明首先在硅片上濺射種子層，接著在種 子層上甩光刻膠并光刻開出電鍍孔陣列，然后在電鍍孔陣列中電鍍金屬得到金屬塊陣列并 用切片機夾持斜面刀具切割電鍍的金屬塊陣列，最后去除光刻膠得到斜頂金屬微針陣列。所述的種子層為鉻銅種子層。所述的光刻是指用掩膜對光刻膠進行圖形化，得到電鍍孔陣列。所述的電鍍孔陣列的深度為150 500 μ m。所述的電鍍金屬是指將金屬從電鍍孔底部的鉻銅種子層上電鍍出金屬塊陣列。所述的金屬塊陣列的厚度為150 500 μ m。所述的斜面刀具的斜面寬度大于等于電鍍孔的底部寬度，切割時切割刀的斜面完 全覆蓋金屬塊的上表面。本發(fā)明采用光刻與機械加工方法加工實心金屬微針陣列，與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu) 點在于采用光刻與機械加工方法制備實心金屬微針，方法簡單，成本低；通過光刻和電鍍 金屬的厚度，可有效控制微針的大??；通過機械加工方法得到尖銳的斜頂金屬微針陣列，尖銳的斜頂微針極易刺入皮膚。


圖1為斜面切割刀的截面形狀；其中a為斜面切割刀的斜面寬度，b為斜面切割刀的上表面，c為斜面切割刀的下表面。圖2為掩膜的形狀；其中a為方形掩膜，b為圓形掩膜，c為三角形掩膜。圖3為本發(fā)明工藝流程圖；其中a為普通硅片準備，b為在硅片上濺射種子層，c為在種子層上甩光刻膠，d 為圖形化光刻膠形成電鍍孔，e為在電鍍孔里電鍍金屬，f為切割金屬和光刻膠，g為去掉光 刻膠得到尖銳的斜頂金屬微針陣列；1為硅、2為鉻銅種子層、3為光刻膠、4為金屬層。圖4為加工出的微針陣列形狀圖；其中a為斜頂四棱柱微針陣列，b斜頂圓柱微針陣列，c為斜頂三棱柱微針陣列。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。實施例11. 500 μ m厚、直徑為75mm的普通硅片在180°C烘箱里烘3個小時，如圖3a所示；2.單面濺射鉻銅種子層，如圖北所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層；3.硅片單面旋涂光刻膠，旋涂厚度300 μ m，如圖3c所示，其中1為硅，2為鉻銅種 子層，3為光刻膠；4.用方形掩膜曝光光刻膠，方形掩膜尺寸為300 X 300 μ m，中心間距500 μ m。90°C 升溫25分鐘，恒溫30分鐘烘干光刻膠，然后顯影光刻膠，得到電鍍四棱柱孔，電鍍四棱柱孔 的底部為鉻銅種子層，如圖3d所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；5.在電鍍四棱柱孔中電鍍金屬鎳，得到四棱柱金屬鎳塊。電鍍時，金屬鎳沿著孔底 部的鉻銅種子層生長，電鍍的金屬厚度為300 μ m，如圖!Be所示，其中1為硅，2為鉻銅種子 層，3為光刻膠，4為金屬鎳；6.用斜面寬度為400 μ m的斜面切割刀切割金屬鎳塊。每次走刀時使刀具上表面 垂直于金屬塊的上表面，且刀具上表面的最低點與金屬快的上表面重合，并使刀具的斜面 完全覆蓋住金屬鎳塊的上表面，如圖3f所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠，4為 金屬鎳；7.去掉光刻膠，得到尖銳的斜頂四棱柱金屬微針陣列，如圖3g所示，其中1為娃， 2為鉻銅種子層，4為金屬鎳。最后加工出的微針陣列形狀如圖所示如所示。實施例21. 500 μ m厚、直徑為75mm的普通硅片在180°C烘箱里烘3個小時，，如圖3a所示；2.單面濺射鉻銅種子層，如圖北所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層；
3.硅片單面旋涂光刻膠，旋涂厚度300 μ m，如圖3c所示，其中1為硅，2為鉻銅種 子層，3為光刻膠；4.用圓形掩膜曝光光刻膠，圓形掩膜直徑為300 μ m,中心間距500 μ m。90°C升溫 25分鐘，恒溫30分鐘烘干光刻膠，然后顯影光刻膠，得到電鍍圓柱孔，電鍍圓柱孔的底部為 鉻銅種子層，如圖3d所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；5.在電鍍圓柱孔中電鍍金屬鎳，得到圓柱金屬鎳塊。電鍍時，金屬鎳沿著孔底部的 鉻銅種子層生長，電鍍的金屬厚度為300 μ m，如圖3e所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3 為光刻膠，4為金屬鎳；6.用斜面寬度為400 μ m的斜面切割刀切割金屬鎳塊。每次走刀時使刀具上表面 垂直于金屬塊的上表面，且刀具上表面的最低點與金屬快的上表面重合，并使刀具的斜面 完全覆蓋住金屬鎳塊的上表面，如圖3f所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠，4為 金屬鎳；7.去掉光刻膠，得到尖銳的斜頂圓柱金屬微針陣列，如圖3g所示，其中1為硅，2 為鉻銅種子層，4為金屬鎳。最后加工出的微針陣列形狀如圖所示4b所示。實施例31. 500 μ m厚、直徑為75mm的普通硅片在180°C烘箱里烘3個小時，，如圖3a所示；2.單面濺射鉻銅種子層，如圖北所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層；3.硅片單面旋涂光刻膠，旋涂厚度300 μ m，如圖3c所示，其中1為硅，2為鉻銅種 子層，3為光刻膠；4.用三角形掩膜曝光光刻膠，三角形掩膜尺寸為300X300X300 μ m，中心間距 500 μ m。90°C升溫25分鐘，恒溫30分鐘烘干光刻膠，然后顯影光刻膠，得到電鍍?nèi)庵祝?電鍍?nèi)庵椎牡撞繛殂t銅種子層，如圖3d所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻 膠；5.在電鍍?nèi)庵字须婂兘饘冁?，得到三棱柱金屬鎳塊。電鍍時，金屬鎳沿著孔底 部的鉻銅種子層生長，電鍍的金屬厚度為300 μ m，如圖3e所示，其中1為硅，2為鉻銅種子 層，3為光刻膠，4為金屬鎳；6.用斜面寬度為400 μ m的斜面切割刀切割金屬鎳塊。每次走刀時使刀具上表面 垂直于金屬塊的上表面，且刀具上表面的最低點與金屬快的上表面重合，并使刀具的斜面 完全覆蓋住金屬鎳塊的上表面，如圖3f所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠，4為 金屬鎳；7.去掉光刻膠，得到尖銳的斜頂三棱柱金屬微針陣列，如圖3g所示，其中1為娃， 2為鉻銅種子層，4為金屬鎳。最后加工出的微針陣列形狀如圖所示如所示。采用此方法能制備得到有鋒利斜頂?shù)奈⑨橁嚵?，鋒利的斜頂使得微針陣列在刺入 皮膚時受到的阻力較小，改善了微針的刺入性，。同時本發(fā)明制備過程簡單，采用光刻和機 械加工結(jié)合的方法制備此微針陣列，成本低且便于普及。
權利要求
1.一種實心金屬微針陣列的制備方法，其特征在于，首先在硅片上濺射種子層，接著 在種子層上甩光刻膠并光刻開出電鍍孔陣列，然后在電鍍孔陣列中電鍍金屬得到金屬塊陣 列并用切片機夾持斜面刀具切割電鍍的金屬塊陣列，最后去除光刻膠得到斜頂金屬微針陣 列。
2.根據(jù)權利要求1所述的實心金屬微針陣列的制備方法，其特征是，所述的種子層為 鉻銅種子層。
3.根據(jù)權利要求1所述的實心金屬微針陣列的制備方法，其特征是，所述的光刻是指 用掩膜對光刻膠進行圖形化，得到電鍍孔陣列。
4.根據(jù)權利要求1所述的實心金屬微針陣列的制備方法，其特征是，所述的電鍍孔陣 列的深度為150 500 μ m。
5.根據(jù)權利要求1所述的實心金屬微針陣列的制備方法，其特征是，所述的電鍍金屬 是指將金屬從電鍍孔底部的鉻銅種子層上電鍍出金屬塊陣列。
6.根據(jù)權利要求1所述的實心金屬微針陣列的制備方法，其特征是，所述的金屬塊陣 列的厚度為150 500 μ m。
7.根據(jù)權利要求1所述的實心金屬微針陣列的制備方法，其特征是，所述的斜面刀具 的斜面寬度大于等于電鍍孔的底部寬度，切割時切割刀的斜面完全覆蓋金屬塊的上表面。
8.—種實心金屬微針陣列，其特征在于，根據(jù)上述任一權利要去所述方法制備得到。
全文摘要
一種生物醫(yī)學工程技術領域的實心金屬微針陣列的制備方法，首先在硅片上濺射種子層，接著在種子層上甩光刻膠并光刻開出電鍍孔陣列，然后在電鍍孔陣列中電鍍金屬得到金屬塊陣列并用切片機夾持斜面刀具切割電鍍的金屬塊陣列，最后去除光刻膠得到斜頂金屬微針陣列。本發(fā)明制備得到尖銳的斜頂金屬微針陣列，此微針陣列具有很好的強度及韌性，易于刺入皮膚。同時本發(fā)明制備過程簡單，采用光刻和機械加工結(jié)合的方法制備此微針陣列，工藝簡單，成本低且便于普及。
文檔編號G03F7/00GK102139138SQ201110068809
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權日2011年3月22日
發(fā)明者馮建智, 劉景全, 楊春生, 芮岳峰, 閆肖肖 申請人:上海交通大學