[发明专利]一种聚合物实心微针的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于加工制作领域，特别涉及一种聚合物实心微针的制作方法。

背景技术

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。根据内部结构的不同，微针可分为空心微针与实心微针，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。

从制作工艺来分，微针可分为异平面微针与同平面微针，异平面微针的轴或空腔垂直于基底的表面，而同平面微针的轴或空腔平行于基底的表面。一般而言，实心微针可增加皮肤的渗透性，刺穿细胞膜，将基因、疫苗以释放或渗透的方式传输到血液或细胞中；空心微针可将微量药物、基因、蛋白质或疫苗等生物微粒溶液贮存在空腔中，针尖刺穿皮肤或细胞膜后将空腔中的药物等释放到血液或细胞中。目前，制作微针的材料主要有Si、玻璃、聚合物以及钛合金、镍、不锈钢等金属材料。Si材料表面会吸附蛋白质，会促使白血球和微针的粘合，被刺入区域可能会产生应激性反应，所以Si微针不能直接用于人体治疗。

聚合物材料以其加工成本低和适于大批量生产的特点显示出突出的优势。目前就有利用SU8光刻胶制备微针结构的母版，然后复制出PDMS模具，再利用该模具浇铸出可生物降解微针，该方法虽然可实现批量生产，但采用的工艺较复杂，制作微针成本较高。而LIGA技术使制作高精度、高深宽比的微结构成为可能。但由于受到X射线光源的限制，以及加工过程中需要沉积大面积毫米级的金属层作为衬底，所用电铸造时间较长。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种聚合物实心微针的制作方法，这种方法具有工艺简单、加工周期短、成本低、能在人体治疗时使用，以及能实现微针批量生产的特点。

实现本发明目的的技术方案是

一种聚合物实心微针的制作方法，包括如下步骤：

1）微针原始模具的制作，首先是通过KOH溶液各向异性刻蚀Si，得到正四棱锥凹槽，即针尖模具；使用光刻SU8胶，去除针尖凹槽对应处的SU8胶，得到针体模具部分；

2）转模制作聚合物模具，

3）复制聚合物微针

步骤2）中，首先，将PDMS预聚体与固化剂按照质量比为10∶ 1的比例混合，充分搅拌后进行抽真空处理去除其中的气泡；再将一定量的PDMS浇注入原始模具上，使之高出模具约2 mm，并对浇注有PDMS的模具抽真空至无气泡产生；

其次，在85℃热板上固化PDMS，固化时间约为20 min，然后将固化后的PDMS从模具上揭下，得到PDMS微针并在其表面溅射一层厚度约为0. 2μm的Cu薄膜；

最后，将配备好的PDMS浇注到溅射有金属薄膜的PDMS微针上，在85℃热板上固化浇注的PDMS，固化时间约为20 min，然后将其从PDMS微针上揭下，得到PDMS微针反模具，该模具即为用于复制微针的最终聚合物模具；

步骤3中，利用步骤2）所得的最终聚合物模具，

首先，将预聚体与固化剂按照质量比为2∶ 1的比例混合，充分搅拌后进行抽真空处理去除其中的气泡；

其次，将一定量的灌封胶浇注入最终聚合物模具上，使之高出模具约2 mm，高出部分用作微针基底；

最后，对浇注好灌封胶的模具抽真空至无气泡产生，再在60℃热板上固化灌封胶，固化时间约为10 h，然后将固化后的灌封胶从模具上揭下，得到环氧灌封胶微针。

有益效果

本发明提供了一种聚合物实心微针的制作方法，这种方法具有工艺简单、加工周期短、成本低、能在人体治疗时使用，以及能实现微针批量生产的特点，微针的数量、截面尺寸和长度可以通过掩模版设计和甩SU8胶的厚度改变，因而该方法具有很高的灵活性，可以用于模压工艺中，并且使用寿命更长。

具体实施例

下面对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例

一种聚合物实心微针的制作方法，包括如下步骤：

1）微针原始模具的制作，首先是通过KOH溶液各向异性刻蚀Si，得到正四棱锥凹槽，即针尖模具；使用光刻SU8胶，去除针尖凹槽对应处的SU8胶，得到针体模具部分；

2）转模制作聚合物模具，

3）复制聚合物微针

步骤2）中，首先，将PDMS预聚体与固化剂按照质量比为10∶ 1的比例混合，充分搅拌后进行抽真空处理去除其中的气泡；再将一定量的PDMS浇注入原始模具上，使之高出模具约2 mm，并对浇注有PDMS的模具抽真空至无气泡产生；