[发明专利]一种空心微针阵列制造方法

说明书

本发明属于微纳结构制造工艺领域，并公开了一种空心微针阵列制造方法，包括以下步骤：1)镀金属种子层；2)旋涂负性光刻胶层；3)对负性光刻胶层进行前烘；4)曝光：在掩膜版的上方采用紫外光源对负性光刻胶层进行曝光，则光穿过掩膜版后透入负性光刻胶层，使负性光刻胶层的部分区域发生光固化反应；5)显影：采用显影液对负性光刻胶层进行显影，以去除未发生光固化反应的负性光刻胶；6)电镀结构层，形成微针针壁；7)采用有机溶剂去除负性光刻胶，在基底上获得空心微针阵列结构。本发明由于小尺寸掩膜版图形的光学衍射作用，显影后会在负性光刻胶层上形成上小下大的空洞结构，由此电镀填充得到的金属微针针壁具有很好的结构稳定性。

技术领域

本发明属于微纳结构制造工艺领域，更具体地，涉及一种空心微针阵列制造方法。

背景技术

近年来，微针在医学等领域的应用越来越广。在医学治疗中，传统的注射和打点滴等集中式输送药物在某些场合并不适用，尤其是一些与生命活动息息相关的激素，需要缓慢注射才能达到最佳的治疗效果。微针注射技术的优点主要在于不仅免除了病人由注射创伤带来的疼痛感，而且能够持续性、定量地进行药物输送，为类似胰岛素等药剂的输送带来极大便利。

在微针制备上的策略主要包含两类：实心微针和空心微针。后者较于前者的优势在于微针与皮肤的接触面积大，携带的药剂量多，但容易折断，存在结构稳定性差等不足。折断的微针若长久留在人体皮肤或者其他身体部位，不仅会带来身体的不适，也会为病菌侵入人体提供了便捷通道，引起伤病。因此，制造结构稳定的微针至关重要。

目前实现空心微针的技术主要有三类：(1)先制备实心微针，再采用激光、RIE等方式去除需要中空的部分，制造出倾斜的针尖或者药物输送的针孔；(2)采用制备模具的方法，通过浇铸、沉积、镀膜等方法制备微针；(3)利用硅基材料，直接在基底上刻蚀制备微针。方法(1)所采用的设备和工艺如激光、ICP等都较为复杂，且成本一直居高不下；方法(2)存在一个明显的不足就是脱模或剥离微针时极易导致微针折断且不易控制；方法(3)得到的微针虽然无剥离损伤，但硅材质较脆，容易折断。因此，发明一种结构力学稳定、生物相容性好和成本低廉的微针阵列制备工艺具有广阔的应用前景、重要的医疗价值和社会意义。

由于刺入皮肤的角质层需要较大的压力，因此在微针制备工艺上通常将微针针尖加工成各类尖刺结构，但工艺也比较复杂。台湾国立清华大学的H Huang采用背面曝光技术通过设计不同层的掩膜版图形进行针尖的形状控制，但背面曝光技术和双层掩膜在制备结构的工艺上较为复杂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种空心微针阵列制造方法，克服了目前加工微针阵列成本高、工艺复杂、结构不稳定等不足，得到的微针不仅材料均匀，质地良好，而且结构形状均一稳定，与微针基底粘附性强等优点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种空心微针阵列制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)镀金属种子层：在基底的上表面采用真空镀膜的方式镀一层金属种子层；

2)旋涂负性光刻胶层：在金属种子层的上表面旋涂一层负性光刻胶，则形成负性光刻胶层；

3)对负性光刻胶层进行前烘；

4)曝光：紫外光源向下穿过掩膜版对负性光刻胶层进行曝光，其中，所述掩膜版上的图形为环状遮光图案阵列，所述环状遮光图案阵列具有多个环状遮光图案，每个所述环状遮光图案的外边缘均设有多个凹槽，则光穿过掩膜版后透入负性光刻胶层，使环状遮光图案阵列下方的曝光区域呈现上大下小的结构；

5)显影：采用显影液对负性光刻胶层进行显影，以去除环状遮光图案下方未发生光固化反应的负性光刻胶，则在负性光刻胶层上留下多个上小下大的空洞，并且负性光刻胶层空洞处的内壁在对应于凹槽的位置还形成有凸台，此后再将剩余的负性光刻胶层烘干；