[發明專利]一種電滲流可控輸藥芯片電滲驅動單元的制備方法

有效

• 申請號: 201210421367.1
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102872531A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張文光;胡牧風;吳棟棟
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61N1/30
• 分類號: A61N1/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

本申請是申請號為201110293296.7、申請日為2011年9月28日、發明名稱為“植入式微型電滲流可控輸藥芯片及其制備方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及的是生物醫學工程領域，具體涉及微型機電系統（micro?electro?mechanical?system，以下簡稱為MEMS）范疇內的植入式電滲流可控輸藥芯片及其制備方法。

背景技術

藥物傳輸系統(Drug?Delivery?Systems,DDS)是指人們在防治疾病的過程中所采用的各種治療藥物的不同給藥形式。理想的藥物傳輸系統不僅應具有良好的生物相容性，較高的載藥率和包封率，良好的細胞或組織特異性——即靶向性；還應具有在達到目標病灶部位之前不釋放藥物分子，到達病灶部位后才以適當的速度釋放出藥物分子的特性。

隨著MEMS技術的進步，具有不同功能的微型元器件和顯微機電元件能夠規模化生產。將MEMS同藥物傳遞系統結合，有助于改善現有多種藥物的臨床治療效果，并在新藥研發中扮演重要作用。MEMS用于藥物控釋系統主要包括藥物控釋芯片、滲透壓驅動微型藥物釋放系統、植入式智能藥物釋放系統、遙控透皮給藥系統、微型泵、納米微粒包和系統、微型注射針管陣列給藥系統、微型藥物輸液給藥裝置、體腔內微型監測器械、高溫微型閥、用于微液流標記的三維微陣列管道系統、皮下微型針刀等。其中，微型泵是藥物傳輸系統中十分重要的部分。

經對現有技術文獻的檢索，N.A.A.Nisar,Banchong?Mahaisavariya,Adisorn?Tuantranont等在《Sensors?and?Actuators?B》2007(130)p917-942撰文MEMS-based?micropumps?in?drug?delivery?and?biomedical?applications,（“基于MEMS技術的微型泵在藥物傳輸系統和生物醫學中的應用”）。文中提到，實現驅動流體的微型泵有各種驅動原理：靜電機械式，氣壓式，記憶合金式，雙金屬層式，電磁式，相變式，壓電陶瓷式，電滲式等。其中，電滲式流體驅動因其具有不需要移動的機械部件，器件將不受摩擦而提高穩定性以及能源利用率等優勢，受到了各國學者的廣泛關注。目前，國內外已研制出許多電滲流芯片，主要應用于生物質的分離，利用電滲流現象驅動器件內微管道中的流體，以達到傳質的目的。但卻很少涉及電滲流在微量藥物的持續輸送方面的應用，原因主要是由于電滲流的輸出效率受電場強度的影響大，而一般電滲流芯片由于泳道長，需要施加高壓才能達到一定效果。同時，高壓產生的電流在芯片內形成并釋放出大量的焦耳熱，嚴重影響電滲效果，所以必須采取降溫措施而使其不能長時間持續工作。此外，電滲過程中由于高壓會使泳道內的液體發生電解產生氣泡，也會嚴重影響器件的工作效果。目前利用極低電壓驅動的電滲流芯片主要采用交流(AC)電壓控制的方式。這種設計在泳道上依次排列許多平面的正負電極對，利用控制不同電極對泳道內流體實現接力式驅動。但該器件結構和控制都較復雜，并且驅動的電滲流不夠穩定，很難實現大規模生產和應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有植入式微型電滲流可控輸藥芯片技術的不足，提供一種植入式微型藥物輸送芯片及其制備方法，該芯片的生產工藝簡單，生產成本低，易于大規模生產。該芯片可實現極低電壓直流(DC)驅動，藥物輸出量微量、穩定、可控，不會產生液體電解和大量焦耳熱。

為實現本發明目的，本發明的技術解決方案如下：

一種植入式微型電滲流可控輸藥芯片，特點在于其構成包括主流道，在該主流道的兩端各連接一個電滲驅動單元陣列。

所述的電滲驅動單元陣列是由2個以上單一的驅動單元串連構成，每個電滲驅動單元的結構是對稱的，在兩端設有流體的入口和出口，所述的入口連接前方來流方向的主通道，所述的出口連接后方出流的主通道，所述的主通道和電滲驅動單元的截面形狀均為矩形，在入口和出口處仿照圓形簡擴管和簡縮管呈45°夾角的流道寬度漸變區；所述的驅動單元的寬度大于主通道，以便具有更多的空間實現電滲驅動；在硅基驅動單元內部刻蝕出矩形分流道，在整個驅動單元內部刻蝕多個分流道以加強電滲流的強度；每個分流道的長度按照流道寬度漸變區的夾角設定，分流道之間柵欄的兩端與前后流道寬度漸變區的側壁保持相同距離；所述的流道寬度漸變區的側壁外側實施離子注入，使那一部分的硅材料成為導體，離子注入區與單元內部被刻蝕的部分保持微小的距離，目的是利用二氧化硅絕緣離子注入區與驅動單元內部的電解質溶液。