[發明專利]臺階微針陣列的制備方法

無效

• 申請號: 201010157116.8
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101829394A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 劉景全;閆肖肖;楊春生;芮岳峰;李以貴
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00;G03F7/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種生物醫學工程技術領域的微針制備方法，具體是一種臺階微針陣列的制備方法。

背景技術

經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。因微針的體積小，單個的微針傳輸的藥物有限，因此用于給藥的微針都是陣列式的，以增加攜帶藥物的能力。單個的微針體積小，因此刺入皮膚時的受力也很小；陣列式微針集成幾個至幾十、幾百個微針，而且微針的高度都一樣，因此在刺入皮膚的過程中，整個微針陣列受到的皮膚阻力較大。

經對現有技術文獻的檢索發現，BORIS?STOEBER，DORIAN?LIEPMANN等在Journal?ofMicromechanical?Systems(2005)pp472-479撰文“Arrays?of?Hollow?Out-of-Plane?Microneedlesfor?Drug?Delivery”(“用于給藥的異平面空心微針陣列”《微機電系統》)。該文獻中提及的加工微針陣列的方法是采用深反應離子刻蝕制作微針陣列：(1)雙面沉積二氧化硅；(2)圖形化背面的二氧化硅；(3)深反應離子刻蝕背面窗口中的硅；(4)雙面沉積氮化硅；(5)圖形化正面的氮化硅并去掉未被氮化硅保護的二氧化硅；(6)去掉正面的氮化硅并同性刻蝕二氧化硅下的硅；(7)去掉二氧化硅和氮化硅。然而該方法采用深反應離子刻蝕加工微針，成本較高；制備的微針陣列上的微針高度相同，因此采用此微針陣列刺入皮膚時受到的皮膚阻力較大。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種臺階微針陣列的制備方法，制備得到高度不同的微針陣列，此微針陣列通過漸進式刺入皮膚。同時本發明制備過程簡單，采用濕法刻蝕和機械加工結合的方法制備此微針陣列，成本低且便于普及。

本發明是通過以下技術方案實現的，首先通過光刻在硅片上開出硅刻蝕窗口并采用濕法刻蝕硅刻蝕窗口中的硅，然后用切片機切割硅片得到微方柱陣列，并進一步切割微方柱陣列得到若干微方塊，最后采用濕法刻蝕微方柱陣列得到臺階微針陣列。

本發明包括以下步驟：

第一步、將光刻用正膠旋涂于經180℃環境預加熱處理3小時的雙拋氧化硅片上作為掩膜，經曝光顯影開出刻蝕窗口后用緩沖氫氟酸蝕刻液刻蝕去除窗口中未受正膠保護的雙拋氧化硅片上的二氧化硅層，得到硅刻蝕窗口。

所述的雙拋氧化硅片是指至少一面為含二氧化硅層的硅片；

所述的緩沖氫氟酸蝕刻液由113g氟化銨、28mL氫氟酸和170mL水組成。

所述的刻蝕是指：在45℃恒溫水槽中，采用緩沖氫氟酸蝕刻液進行蝕刻，蝕刻的深度與雙拋氧化硅片上的二氧化硅層的厚度相同。

第二步、采用丙酮溶液以超聲振蕩方式去除多余光刻膠后，用氫氧化鉀溶液刻蝕窗口中的硅，得到針體窗口；

所述的硅刻蝕深度為5-100μm；

所述的氫氧化鉀溶液是指質量百分比濃度為31％的氫氧化鉀水溶液。

第三步、重復第一步和第二步若干次，得到若干深度不同的臺階型結構的針體窗口，然后采用緩沖氫氟酸去除硅片上多余的二氧化硅，并用切片機以針體窗口作為定點進行硅片切割，得到若干高度不同的微方柱陣列；

第四步、在室溫下用硝酸和氫氟酸的混合酸液動態刻蝕和靜態刻蝕刻蝕微方柱陣列，得到臺階微針陣列。

所述的混合酸液指的是硝酸與氫氟酸的體積比為19∶2的溶液。

所述的動態刻蝕是指攪拌混合液并轉動微方柱陣列，使陣列中的微方柱的尺寸快速減小；所述的靜態刻蝕是指混合液和微方柱陣列保持靜止，形成微針針尖。

本發明采用濕法刻蝕加工高低不平微針陣列，與現有技術相比，其優點在于：采用機械加工與濕法刻蝕結合的方法制備微針，微針陣列至少包含兩種不同高度的同時降低了成本；通過機械加工切割出微針的總體尺寸，可有效控制微針的大小；濕法刻蝕刻蝕微方柱得到針尖尖銳且高低不平的臺階微針陣列，使得微針刺入皮膚時漸進刺入，因此減小了微針的刺入阻力。

附圖說明

圖1為本發明工藝流程圖；

其中：1二氧化硅、2硅、3正膠。

圖2為微針陣列形狀圖；

其中：圖2a為實施例1微針陣列示意圖，圖2b為實施例2微針陣列示意圖，圖2c為實施例3微針陣列示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發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，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例包括以下步驟：