[发明专利]用于透皮给药的异平面金属空心微针制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用器械技术领域的金属空心微针制作方法，具体地说，涉及的是一种用于透皮给药的异平面金属空心微针制作方法。

背景技术

目前出现一类新型的给药技术即透皮给药。透皮给药是在皮肤表面给药，使药物以接近恒定速度通过皮肤各层，经毛细血管吸收进入体循环产生全身或局部治疗作用。微机电技术(MEMS)制作的微针在透皮给药领域得到广泛关注。人体皮肤由角质层(10～15微米厚)、活性表皮层(50～100微米厚)和真皮层组成。角质层由致密的角质细胞组成，是药物经皮输送的主要障碍。角质层以下是表皮层，含有活性细胞和少量的神经组织，但没有血管。表皮层以下是真皮层，是皮肤的主要组成部分，含有大量的活细胞、神经组织和血管组织。MEMS微针尺寸在微米级，因此刺入皮肤后不与神经接触，避免了对病人造成痛感。另外，MEMS微针在皮肤造成了真实的物理通道，因此药物可以很容易穿过角质层进入血管。MEMS微针结构与传统注射器的针头相似，针尖呈对称圆锥形或非对称斜面形，从内部结构可分为空心与实心微针，空心微针的针尖末端有空腔与之相连，而实心微针没有空腔；从制作工艺可分为同平面微针(in-plane)与异平面微针(out-of-plane)，同平面微针的轴或空腔平行于基底的表面，异平面微针的轴或空腔垂直于基底的表面。

目前用于微针制作的各种材料主要包括硅，金属和PMMA聚合物。硅材料的性能优异、便于集成化、成本低、制作工艺技术成熟。但是由于硅易脆断以及它的生物兼容性问题，所以硅微针不能直接用于人体治疗，需要在其表面进行修饰如溅射金属或涂以聚合物来改善硅易脆断的性能以及生物兼容性。聚合物如PDMS等具有极好的生物兼容性，可以作为制作微针的材料，但是聚合物微针的一个主要缺点是机械性能较差，在刺入皮肤时容易失效。金属坚硬不易破脆，而且金属如钛金、不锈钢等是生物相容性材料。对金属微针的描述多为平面微针，少有异平面微针尤其是异平面空心微针的文献。

经对现有技术的文献检索发现，Kabseog Kim等在《JOURNAL OFMICROMECHANICS AND MICROENGINEERING》(微机械与微工程学报)(2004年第14期597页——603页)上发表的“A tapered hollow metallic microneedle arrayusing backside exposure of SU-8”(使用背部曝光SU-8的锥形空心金属微针阵列)，该文中提出采用背部曝光SU-8制作了锥形空心金属微针，方法为：(1)从玻璃基底背部曝光第一层SU-8胶；(2)在已曝光的第一层SU-8胶上准备第二层SU-8胶；(3)通过玻璃基底和已曝光的第一层SU-8胶，曝光第二层SU-8胶，形成锥形SU-8结构；(4)在锥形SU-8结构上溅射Cr/Cu；(5)电镀金属镍；(6)利用SU-8胶平面化整个结构；(7)机械打磨SU-8，开出微针顶部；(8)去除平面化的SU-8胶并把微针层从玻璃基底分离；(9)去除SU-8。虽然该文献制作的是锥形微针，但倾斜的角度只有3.08度，几乎等同于圆柱微针，所以很难刺入皮肤；另外，形成SU-8胶锥形结构的工艺也较复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于透皮给药的异平面金属空心微针制作方法，使异平面金属微针具有了微流道，而且制作工艺简单，成本低；微针容易刺入皮肤，实现了连续给药。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明首先在氧化硅基片上旋涂光刻胶，经过曝光显影后露出二氧化硅窗口，刻蚀二氧化硅；其次，以二氧化硅为掩膜刻蚀硅形成倒四棱锥图形；接着溅射金属导电层，然后电镀金属层；再去除电镀的金属倒四棱锥底端，开出微流道；最后去除硅，得到异平面金属空心微针。

所述去除电镀的金属倒四棱锥底端，开出微流道，是指：利用剩余硅作为掩膜，采用金属刻蚀液去除刻蚀微针的裸露部分，开出微流道；或者采用机械打磨抛光方法从背面去除材料，开出的微流道。

所述基片为(100)面的双抛氧化硅片。

所述电镀金属层的金属，是指金属镍、不锈钢、金、钛。

所述电镀金属层的厚度，是指5-100μm。

所述刻蚀出倒四棱锥，是指刻蚀出深度为200-500μm的Si倒四棱锥硅槽。

所述异平面金属空心微针，是指中空的四棱锥金属针。