[发明专利]一种金属微针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米电子制造技术领域，涉及生物医药材料，具体涉及一种金属微针及其制备方法。

背景技术

微针（microneedles）一般是指通过微细加工工艺制作的，尺寸在微米级，直径在30～80微米，长度在100微米以上呈针状的结构，材料可以是硅、聚合物、金属等。微针在生物医学领域有广泛的应用，例如用于生物医学测量系统，药物传输系统及微量采样分析系统等。微针不但体积微小，而且性能上具有常规方法所不能比拟的特性，如精细、无痛、高效、便利。这极大促进了生物医学的发展，使该领域的仪器更具人性化。

人体皮肤的结构，人体的外层皮肤由外向内依次是角质层，表皮层和真皮层。角质层的厚度在10～15微米，是死去细胞的组织，是液体的屏障，具有电绝缘性。下面是表皮（50～100微米），包括活细胞，但绕开了血管，几乎不包括神经，这层皮肤是相当于电解液的导电组织。再深层，真皮形成了皮肤大部分的体积，它不但包括活细胞，而且包括神经和血管。这样，微针刺穿皮肤10～15微米，而且小于50～100微米的深度可以提供穿过角质层的传送通道，达到导电组织，而且不至于刺深到深层组织的神经而感到痛觉。

虽然现代生物医药技术已经生产出极有效和成熟的药物，但是许多药物的有效传输受到目前传送技术的限制。如口服药物主要的问题在于胃肠道中药物的降解作用和通过肝脏药物的排出；另一种药物通过静脉注射，在一些非医疗场所不好使用，且药效不好维持和释放，还有痛感。通过皮肤传送药物是一种新型的药物传送方法。由于皮肤极差的药物渗透性，本发明的微针可以有效提供药物分子的传输，实现高效无痛投药。微针阵列刺穿皮肤，创造了通过角质层传输药物的导管，一旦药物穿过角质层，它就通过深层组织迅速扩散并被下面的毛细血管吸收形成投药系统。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种金属微针，该微针具有足够的硬度，能有效刺穿皮肤角质层，并且针尖锐利，刺穿皮肤无痛感，对皮肤损伤小、修复快，利于大分子进入皮下吸收。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种金属微针包括金属基座，所述金属基座上设有多根金属针柱，每根所述金属针柱均所述金属基座垂直设置，且每根所述金属针柱的端部均设有金属针尖，所述金属基座、每个所述金属针尖和每根所述金属针柱均由惰性金属制成。

优选方式为，所述金属基座的厚度为20～3000微米。

优选方式为，所有所述金属针柱均匀分布设置在所述金属基座上，且每个所述金属针尖均为棱锥结构。

本发明的第二目的在于提供一种金属微针的制备方法，该方法能够得到金属微针，而且成本低，工艺简单。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种金属微针的制备方法，包括以下步骤:

S10: 选择合适晶向的硅基板，清洗干净；

S20: 在所述硅基板上沉积SiO2形成SiO2掩膜层，利用微纳米光刻工艺在所述SiO2掩膜层上做SIO2孔洞掩膜保护图形；

S30: 利用硅各相异性腐蚀液在所述SiO2掩膜层保护图形下腐蚀所述硅基板，得到下凹棱锥结构；

S40: 利用厚胶光刻工艺，在所述下凹棱锥结构上套刻，形成厚胶电镀图层；

S50：在所述厚胶电镀图层上蒸镀一层金属导电层；

S60：利用电镀工艺在所述金属导电层上再镀金属层；

S70：再多次蒸镀金属层及电镀直至得到一定厚度的金属微针图形层；

S80：利用硅腐蚀液，腐蚀背面的所述硅基板，得到具有结构的金属微针。

优选方式为，所述步骤S10中所述硅基板的为110晶向的单晶硅。

优选方式为，所述步骤S20中在所述硅基板上利用PECVD沉积一层厚度100～5000nm的SiO2薄膜, 形成所述SiO2掩膜层。

优选方式为，所述步骤S20中在所述SiO2薄膜上制作SiO2转移图形，利用BOE腐蚀SiO2薄膜，去掉所述SiO2转移图形，制得图形尺寸为10～1000微米的SIO2孔洞掩膜保护图形。

优选方式为，所述步骤S30中利用KOH、IPA和H2O混合液腐蚀所述硅基板。

优选方式为，所述步骤S60中在CrO3/H2SO4/H2O电解液上，利用pb/sn合金为阳极材料，电镀一层铬。

优选方式为，在所述步骤S80之前，还利用KOH/IPA/H2O硅腐蚀液去除所述硅基板。