[發明專利]一種金字塔型柔性微針陣列及其制備方法

在審

• 申請號: 202011488697.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112618946A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 許曉斌;方明赫;吉振凱;徐秀真;劉小詩
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00;A61K9/00;A61K47/04;A61K47/34
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種金字塔型柔性微針陣列及其制備方法，首先結合光刻技術在含有氧化層的硅片表面刻蝕出周期性倒金字塔陣列結構，進而以此為模板通過注入聚合物材料獲得金字塔型柔性微針陣列。與現有技術相比，本發明加工方便、成本低廉，得到的金字塔型微針陣列排列整齊，尺寸可控，在醫療、美容、保健、運動等領域有著廣泛的應用價值。

技術領域

本發明屬于微結構加工技術領域，涉及一種金字塔型柔性微針陣列及其制備方法。

背景技術

微針給藥是一種新型的給藥方式，具備高效、無痛、透皮給藥的特點，能夠克服口服給藥易受消化系統影響、敷貼給藥效率低下以及注射給藥會造成創口的缺點，受到了人們的廣泛關注。在適當的壓力下，微針能夠剛好刺穿皮膚的角質層，而不觸及神經末梢和毛細血管，因而不會引起使用者的痛覺或出血。利用微針撐開的皮膚通道，可幫助藥物等活性物質穿過皮膚，達到治療或其他有益的效果，在實現有效給藥同時也讓使用者獲得良好的體驗。

獲得簡單、有效且經濟上理想的微針陣列是實現微針給藥臨床應用的必要前提。由于微針的尺寸小、陣列密集，很難用傳統的機械加工手段進行制備。早期用于制備微針的材料主要為硅和金屬，但由于制備工藝復雜，加工成本較高，難以大規模應用。此外，這類材料存在生物相容性差和易折斷的問題，且硬質材料與人體柔軟組織的幾何貼覆性較差，容易引起使用者的不適。相比于其他材料的微針，柔性聚合物微針有著良好的力學性能和生物相容性，其加工過程簡單方便，成本低，具有良好的應用前景。

柔性聚合物微針陣列一般通過模具倒模進行加工成型。利用深硅刻蝕技術能夠在單晶硅表面獲得倒金字塔結構，可作為金字塔型微針的成型模具，該過程簡單方便。但直接在單晶硅表面進行濕法刻蝕會導致硅絨面產生的倒金字塔結構大小不一，且彼此之間的分布具有隨機性，不利于對其載藥劑量的精確調控。

發明內容

本發明的目的是提供一種金字塔型柔性微針陣列及其制備方法。本發明結合光刻技術，實現了對深硅刻蝕形成倒金字塔絨面結構的精確控制，并以此為模板得到金字塔型柔性微針陣列。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種金字塔型柔性微針陣列的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將表面含有氧化層(SiO₂)的硅片進行清洗(使用濃硫酸清洗)，之后在氧化層上依次涂覆粘結劑及光刻膠，得到附著在硅片表面的光刻膠層；

2)將含有點陣圖案的掩膜板置于光刻膠層上，之后在紫外燈下曝光；

3)移去掩膜板并用正膠顯影液對光刻膠層中未固化的光刻膠進行沖洗，得到光刻后材料；

4)將光刻后材料置于反應離子刻蝕機中進行干法刻蝕，在硅片表面形成點陣圖案，使掩膜板的圖案轉移到硅片表面；

5)除去硅片表面剩余的光刻膠，得到無膠硅片；

6)將無膠硅片置于硅各向異性刻蝕劑中進行濕法刻蝕，在硅片表面形成倒金字塔結構，得到微針陣列的成型模板；

7)將聚合物及與所選聚合物配合使用的固化劑混合均勻后，倒入步驟6)中得到的硅片表面，抽真空除去聚合物中的氣泡；

8)待聚合物固化后，將聚合物從硅片上剝離，得到帶有柔性聚合物襯底層的金字塔型柔性微針陣列。

進一步地，步驟1)中，所述的硅片為拋光后的硅晶圓片，厚度為300-1000微米；所述的氧化層的厚度為100-800納米；所述的粘結劑為六甲基二硅氮烷(HMDS)，粘結劑的涂覆方式為旋涂、噴涂或真空揮發；所述的光刻膠為正性光刻膠，光刻膠的涂覆方式為旋涂或噴涂。

進一步地，步驟2)中，所述的掩膜板的材質為鉻；所述的點陣圖案中，圓點的直徑為2-5微米，相鄰圓點的間距為50-2000微米。曝光時間為20-200秒。