[发明专利]一种空心倾斜金属微针阵列及其基于SU-8模具的制造方法

说明书

本发明公开了一种空心倾斜金属微针阵列及其基于SU‑8模具的制造方法，属于微纳制造工艺领域。该微针阵列，金属材料为可电镀金属，空心倾斜金属微针呈斜圆锥状，倾斜角度为50°～70°；垂直高度为500μm～650μm；空心倾斜金属微针底部到尖端为等壁厚结构，壁厚为8μm～10μm；空心倾斜金属微针底部外径为150μm～250μm；空心倾斜金属微针锥角为10°～15°，空心倾斜金属微针顶部带有尖端。本发明将SU‑8模具掩膜图形转移到玻璃片上，避免了传统接触式曝光存在气隙的问题，提高到达各层光刻胶的紫外线光强，微针模具与基底结合力更强。充分利用OmniCoat，提高了SU‑8模具与玻璃片的粘附性，同时工艺后期更容易去除SU‑8模具。倾斜圆台微针经过RIE刻蚀获得尖端，实现了金属微针尖端结构。

技术领域

本发明属于微纳制造工艺领域，更具体的涉及一种空心倾斜金属微针阵列及其基于SU-8模具的制造方法。

背景技术

微针皮下注射是医疗领域的重要发展方向，微米尺度微针能够极大减少注射痛苦和针头注射恐惧，为缓慢注射和定量药物注射带来了极大便利。微针长度通常为100 至1000μm，能穿透外部皮肤角质层，直接将治疗材料注入组织层。通过控制微针的长度可以确保穿透深度，不会影响位于真皮层中的多数神经纤维和血管。目前微针主要包括实心微针、空心微针、可溶解微针、水凝胶微针等。实心微针通过在微针表面涂覆药物，或者是拔出微针后贴附药物实现药物注射。可溶解微针、水凝胶微针对微针的材料要求极高，且材料强度难以控制；空心微针更加适合缓慢持续注射，可以输送不同类型的药物制剂，如溶液，悬浮液，乳液，干粉和凝胶等。

微制造空心微针可以实现药物注射速度和用药量的可控。此外，空心微针不仅可以提供治疗，还可以从皮肤中提取生物液体用于分析、监测和生物响应功能。空心微针需要刺破皮肤进入皮下组织实现药物释放，因此微针的头部结构和强度对微针的使用具有很重要的影响。

目前空心微针主要分为聚合物微针和金属微针两类。2007年H HUANG等人利用背面曝光技术制作了带倾角的中空的异平面微针阵列(Huang H,Fu C.Differentfabrication methods of out-of-plane polymer hollow needle arrays and theirvariations.Journal of Micromechanics and Microengineering,2007)。该法利用菲涅尔衍射效应和多掩模同时曝光制备得到带尖角的聚合物微针。2007年Kabseog Kim等利用背面曝光和菲涅尔衍射效应制作出垂直圆台状的SU-8模具，并用该模具和电镀工艺制作了中空金属微针结构(Kim K,Lee J B.High aspect ratio tapered hollow metallicmicroneedle arrays with microfluidic interconnector. MicrosystemTechnologies,2007)。分析目前的空心微针制备工艺可以发现：利用聚合物材料较易实现空心带尖端的微针阵列，但聚合物微针的强度不高；利用SU-8模具法可制备金属微针，但顶部尖端难以实现，后期脱模工艺中SU-8模具很难去除，极大限制了此法的应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺点或改进需求，本发明提供了一种基于SU-8模具的空心倾斜金属微针阵列制造方法，克服了目前SU-8模具制备空心金属微针中SU-8模具难以去除，微针尖端难以实现等不足，具有结构一致性良好，微针模具与基底的粘附性强等优势。

本发明提供的一种空心倾斜金属微针阵列，金属材料为可电镀金属，空心倾斜金属微针呈斜圆锥状，倾斜角度为50°～70°；垂直高度为500μm～650μm；空心倾斜金属微针底部到尖端为等壁厚结构，壁厚为8μm～10μm；空心倾斜金属微针底部外径为 150μm～250μm；空心倾斜金属微针锥角为10°～15°，空心倾斜金属微针顶部带有尖端。