[发明专利]一种金属微针阵列的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医学工程方法的技术领域，更具体地，涉及一种金属微针阵列的制作方法。 

背景技术

在医学治疗领域中，人类已发明多种给药技术。给药方式的不同不仅会直接影响病人的直观感受，同时也会影响到药物对人体的最终治疗效果。传统的给药方式主要包括口服给药和注射给药。 

口服给药是一种最常用的药物传输技术。但是由于通过口服给药方式的药物需要经过肠胃、肝脏等器官，肠道消化酶以及肝脏的首过效应常使部分药物在到达靶目标前部分失效或者全部失效，如蛋白质药物、胰岛素药物口服无效。 

注射给药能够避免口服给药技术中的一些问题，直接用注射器的普通针头刺入皮肤深层进行给药。这种方法虽然有效，但由于针头刺激皮肤深层神经细胞会引起患者痛苦，特别是对于需要持续给药的患者，如糖尿病病人。同时因为针头尺寸较大，会给皮肤造成局部创伤，加大伤口感染几率。另外，由于注射给药技术会在短时间内释放所有药物，不利于药物的持续稳定释放。 

目前比较新兴的给药方式主要包括透皮给药和微针给药技术两种方式。 

透皮给药是一种可以克服口服给药和注射给药两种给药技术缺陷的新兴给药方式，它通过将药物贴在皮肤表面，利用药物对皮肤的渗透来进行药物传输。但是由于皮肤外层的角质层对药物吸收的阻碍作用，导致药物吸收率很低。许多大分子药物根本无法通过被动渗透方式进入人体内循环。虽然人们通过离子电渗法、超声波、加热等方法试图改善渗透的几率，但并没有达到预想效果，而且操作条件严苛。 

微针技术是一项无痛而又具备高传输率的给药技术。微针的有效长度刚好能刺破阻碍药物进入人体循环的角质层，形成微米级的药物输送通道，从而提高药物运输率，同时又不会刺激皮肤深层神经细胞而引起病人痛感。微针直径尺寸在微米甚至纳米量级，在皮肤留下的创口十分微小，大大降低了伤口感染几率。除此之外，微针还可实现长效可控给药。 

虽然微针给药技术有着诸多优点，但是良好的微针的制作却是一大难题。由于微针有着尺寸精细微小的特点，用传统工艺加工微针十分困难。随着微纳技术的发展，使得微针的制备有了一些技术手段。 

早期微针主要以硅作为材料，由于具有机械强度不高，脆性大，易发生断裂、与人体的生物相容性尚不明确、加工费用仍然较高等缺陷，现阶段并不具备推广的条件和潜力。另一种材料制备的微针——聚合物微针具有良好的生物相容性，但是由于有技术上的加工瓶颈，加工成本过高，也无法在短时间内投入市场。金属微针除了在物理机械性能、力学性能具有显著优势之外，而且许多金属微针如钛金、不锈钢、镍等是生物相容性材料，不易对皮肤造成损伤，是制备微针的理想材料之一。特别地，金属材料中不锈钢材料成本低、来源广，处理技术成熟，另外强度高、耐腐蚀，成形性和相容性优异，适合用于微针的批量生产。 

基于微机电系统（MEMS技术）的LIGA技术为金属微针阵列的加工提供了有效途径。LIGA 技术是应用X 射线进行曝光并以电铸成型的一种崭新的微机械加工方法。但是由于同步X射线较为昂贵以及制作周期长，LIGA技术制作微针的成本很高，且过程复杂不易控制，金属加工工艺限制了金属微针的开发与推广。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种金属微针阵列的制作方法，利用磁场发生装置产生的匀强磁场与基底混合物溶液相互作用，可形成微针阵列结构，降低微针阵列结构的制作成本，且通过采用特殊的加热膜结构，使金属微针技术的制作方法简单且易操作，可避开MEMS技术复杂的工艺过程，便于实现批量生产，经济效益和社会效益显著。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 

    提供一种金属微针阵列的制作方法，基于金属微针阵列的制作方法的制作设备包括基底模具、具有若干小孔的孔模、加热膜、用于形成匀强磁场的磁场发生装置以及外界直流电源，所述加热膜与外界直流电源电连接，金属微针阵列的制作方法包括下列步骤：

    a.制作基底混合物溶液，所述基底混合物溶液是由磁性纳米颗粒、环氧树脂、环氧树脂固化剂混合而成，并取已混合均匀的基底混合物溶液浇注于基底模具上；

    b.将孔模放置于基底模具的上表面，若干小孔置于基底混合物溶液的上方；

    c.将步骤b的基底模具放置于磁场发生装置中，形成稳定固化的微针阵列结构，

d.将步骤c所得的微针阵列表面真空溅镀一层质地均匀的金属，形成金属微针阵列。