[發明專利]一種空心微針陣列裝置及其制作方法

在審

• 申請號: 202010089390.X
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111228643A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 孟令款;李可為
• 申請（專利權）人: 成都工業學院
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00
• 代理公司: 北京秉文同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11859
• 代理人: 趙星;張文武

本發明提供了一種空心微針陣列裝置，可以是中心對稱或非對稱(側開式)的中空微針陣列，具有高通量的頭部逐漸尖銳圓滑的凸起結構，支撐結構位于背面，而流體可以從通孔中流入或流出。同時，本發明提供了一種制造微針陣列的方法，首先定義微針陣列的光刻圖案，通過多次交替的各向同性刻蝕和各向異性刻蝕，形成頂端凸起的梯次狀結構，然后再次進行各向異性刻蝕，形成高深寬比微針陣列側壁結構；定義微針陣列中孔加工圖案，形成內部通孔；最后在所述襯底背面構建支撐結構，由此形成上下互相連通的中孔微針陣列結構。僅利用簡單的光刻以及刻蝕相結合的方法即可實現空心微針陣列的制備，制造成本低且工藝簡單，適合規模量產。

技術領域

本發明涉及生物醫療技術領域，更具體地，涉及一種空心微針陣列裝置及其制作方法。

背景技術

透皮藥物遞送代表了幾乎沒有損壞或疼痛的新型藥物遞送途徑。這種藥物輸送方法克服了口服途徑中藥物可能在胃腸道中降解或通過肝臟清除的缺點。因此，它現已被廣泛認為是具有眾多商業應用的最有前途的技術之一。皮膚的外層(角質層)是防止藥物進入體內的最重要的屏障。如何無痛有效地突破角質層是透皮給藥的關鍵技術。在透皮給藥技術中，中空微針陣列現已被廣泛認為是最有前途的技術之一，應用于生物醫學和其他相關領域中。

當前的微針陣列可以由硅、金屬或聚合物制成。硅襯底微針陣列的制造方法可以進一步分類為一般依靠改良的LIGA工藝的微制造技術、深反應離子刻蝕(RIE)、飛秒激光兩次光子聚合、深X射線光刻(DXRL)工藝、光刻和電感耦合等離子體(ICP)刻蝕、聚焦離子束(FIB)輔助技術等，以形成中心對稱的空心微針或非對稱的側開式平面外微針以便用于微流體透皮液體的轉移，金屬微針陣列的制造過程可以進一步歸類為使用電鍍或沉積，聚合物微針陣列的制造過程可以進一步分類為使用制模法或光刻。當前，已經提出了許多制造微針陣列的方法，這些制造過程不僅繁瑣而且困難，并且可能導致中空微針的內徑和外徑的壁斜率不一致，制造比較粗糙，因此成品率低。此外，昂貴的設備和制造成本也不適合大量生產。

在這些情況下，空心微針陣列的商業批量生產主要受到固有的高成本和低通量的極大阻礙。因此，需要使用簡單的工藝步驟加快制造過程，在生物相容的襯底材料上直接生產中空微針，以將藥物或基因穿過皮膚或其他組織屏障層中，具有最小的傷害和無疼痛感，并提供可重復的結果。

本發明提供了一種簡單、有效且具有成本效益的制造方法來批量生產中空微針陣列，無需復雜且昂貴的設備和技術，所得針頭的質量較高，在制造設備和材料上的投資都較低，這使得該方法在當前的中空微針制造方法中占據優勢。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種空心微針陣列裝置及其制作方法，能夠批量生產中空微針陣列，無需復雜且昂貴的設備和技術，所得針頭的質量較高。

本發明一方面提供了一種空心微針陣列裝置，包括一支撐結構，支撐結構一面具有凹槽，支撐結構背面具有由多個中空微針形成的中孔微針陣列，上述中空微針具有一高深寬比的針筒結構以及位于微針頭部的逐漸尖銳圓滑的梯次狀凸起結構，可以是中心對稱或非對稱(側開式)的中空微針陣列，上述中空微針具有內部通孔，上述內部通孔與支撐結構另一面的凹槽連通，使得流體可以從凹槽經過內部通孔流入或流出。

優選地，上述梯次狀凸起結構的頂部橫向尺寸在50-300微米，深度為50-300微米，上述空心微針上側的梯次狀溝槽以及長度大于100微米，其中具有貫穿至支撐結構的中心孔，大小在50-300微米，高深寬比的針筒結構長度至少為100微米。

本發明另一方面提供了一種空心微針陣列裝置的制作方法，具體包括以下步驟：

S1：提供一襯底，在上述襯底上定義微針陣列的光刻圖案；

S2：根據上述光刻圖案對上述襯底進行多次交替的各向同性刻蝕和各向異性刻蝕，形成微針陣列的梯次狀凸起結構；

S3：對上述襯底再次進行各向異性刻蝕，形成微針陣列的高深寬比側壁結構；