技術領域

本發明涉及的是一種生物醫學領域的裝置，尤其涉及的是一種基于自生長電鍍的實心微針制備方法。

背景技術：

近年來，經皮給藥技術作為一種新型的藥物經皮給藥方式日益引起人們的重視，特別是以微針作為藥物載體的經皮給藥方式最實用。目前研制的微針多是由微機械加工方法制備，但其制備工藝需要多道微加工工藝，工藝復雜，制備周期長，成本較高。

經對現有技術文獻的檢索發現，Raffaele Vecchione, Sara Coppola等Advanced functional materials (2014) pp3515-3523 撰文 “Electro-Drawn Drug-Loaded Biodegradable Polymer Microneedles as a Viable Route to Hypodermic Injection” （“電生長制備生物可降解的載藥微針作為一種可行的皮下注射方式”《先進功能材料》）。該文獻中提及的加工微針陣列的方法是采用激光切割制作微針陣列：（1）在鉭酸鋰基底上PLGA水滴由PDMS倒模成型；（2）在電場中生長PLGA水滴使之形成微針；（3）生物可降解的微針釋放。然而該方法采用鉭酸鋰、PLGA等材料加工微針陣列，成本較高、效率低，工藝較復雜。

技術實現要素：

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種基于自生長電鍍的實心微針制備方法，制備得到具有尖銳針尖的實心微針，由此微針組成的微針陣列具有很好的強度及韌性，易于刺入皮膚；同時本制備過程簡單，制備周期短，成本低且便于普及。

本發明是通過以下技術方案實現的，首先硅晶圓片上濺射電鍍種子層，然后旋涂光刻膠，接著光刻以顯影出自生長電鍍微針的微方塊及針尖塊，然后去除光刻膠及不需要的種子層，最后通過電鍍的方法使得微方塊及針尖塊連接為一體形成所需微針。

本發明包括以下步驟：

第一步、硅片單面濺射鉻銅種子層；

第二步、將光刻膠旋涂于硅片的鉻銅種子層上；

第三步、用特定形狀的掩膜圖形化光刻膠，得到有間隔的電鍍微方塊及針尖塊；

所述的間隔是指相鄰兩個微方塊的邊緣間距從10~100um變化；

所述的特定形狀為方形、圓形或為梯形；

所述的針尖塊為尖銳的三角形塊或錐形塊；

第四步、電鍍，使得絕緣斷開的每個微方塊及針尖塊連接為一體，得到具有尖銳針尖的實心微針；

第五步、去掉硅基底及種子層微方塊，釋放得到尖銳的實心微針。

本發明采用簡單的光刻與電鍍結合制備實心微針，與現有技術相比，其優點在于：采用光刻與電鍍的方法制備實心微針，方法簡單，成本低；通過微方塊的間距及電鍍金屬的厚度，可有效控制微針的大小；通過末端的針尖快形貌形成尖銳的針尖，所得到的針尖極易刺入皮膚。

附圖說明

圖1為掩膜的形狀；

其中：a為方形微方塊掩膜，b為圓形微方塊掩膜，c為梯形微方塊掩膜；

圖2為本發明工藝流程圖；

其中：a為普通硅片準備，b為在硅片上濺射種子層，c為在種子層上旋涂光刻膠，d為圖形化光刻膠形成電鍍微方塊，e為在微方塊上電鍍金屬，f為去掉光刻膠、硅基片、種子層微方塊后，釋放得到的尖銳實心微針；1為硅、2為鉻銅種子層、3為光刻膠、4為金屬層；

圖3為加工出的微針組成的微針陣列圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1：

1．500μm厚、直徑為75mm的普通硅片在180℃烘箱里烘3個小時，如圖2a所示；

2．單面濺射鉻銅種子層，如圖2b所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層；

3．硅片單面旋涂光刻膠，旋涂厚度5μm，如圖2c所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；

4．用有一定間隔的、依次縮小的方形微方塊掩膜（圖1a）曝光光刻膠，最大方形微方塊掩膜尺寸為200x200μm，最小方形微方塊掩膜尺寸為10x10μm，尖端為尖銳的三角形針尖塊，相鄰的方形掩膜邊緣間距為 50μm。90℃升溫25分鐘，恒溫30分鐘烘干光刻膠，然后顯影光刻膠，去除多余的光刻膠及種子層以得到電鍍微方塊及針尖塊，電鍍微方塊及針尖塊由鉻銅種子層組成，如圖2d所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；

5．電鍍金屬鎳50μm，使得絕緣孤立的每個微方塊及針尖塊連接為一體，得到實心微針。如圖2e所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠，4為金屬鎳；

6．去掉硅基底、種子層微方塊，釋放得到實心微針，如圖2f所示。最后加工出的微針組成的陣列形狀如圖3所示。

實施例2：

1．500μm厚、直徑為100mm的普通硅片在180℃烘箱里烘3個小時，如圖2a所示；

2．單面濺射鉻銅種子層，如圖2b所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層；

3．硅片單面旋涂光刻膠，旋涂厚度5μm，如圖2c所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；

4．用有一定間隔的、依次縮小的圓形微方塊掩膜（圖1b）曝光光刻膠，最大圓形微方塊掩膜直徑為200μm，最小圓形微方塊掩膜直徑為10μm，尖端為尖銳的三角形針尖塊，相鄰的方形掩膜邊緣間距為 50μm。90℃升溫25分鐘，恒溫30分鐘烘干光刻膠，然后顯影光刻膠，去除多余的光刻膠及種子層以得到電鍍微方塊及針尖塊，電鍍微方塊及針尖塊由鉻銅種子層組成，如圖2d所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；

5．電鍍金屬鎳50μm，使得絕緣孤立的每個微方塊及針尖塊連接為一體，得到實心微針。如圖2e所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠，4為金屬鎳；

6．去掉硅基底、種子層微方塊，釋放得到實心微針，如圖2f所示。最后加工出的微針組成的陣列形狀如圖3所示。

實施例3：

1．500μm厚、直徑為100mm的普通硅片在180℃烘箱里烘3個小時，如圖2a所示；

2．單面濺射鉻銅種子層，如圖2b所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層；

3．硅片單面旋涂光刻膠，旋涂厚度5μm，如圖2c所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；

4．用有一定間隔的、依次縮小的等腰梯形微方塊掩膜曝（圖1c）光光刻膠，最大梯形微方塊掩膜上底邊長為200μm、下底為邊長為100μm、梯形角為45°，最小梯形微方塊掩膜上底邊長為20μm、下底為邊長為10μm、梯形角為45°，尖端為尖銳的三角形針尖塊，相鄰的等腰梯形掩膜邊緣間距為 50μm。90℃升溫25分鐘，恒溫30分鐘烘干光刻膠，然后顯影光刻膠，去除多余的光刻膠及種子層以得到電鍍微方塊及針尖塊，電鍍微方塊及針尖塊由鉻銅種子層組成，如圖2d所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠；

5．電鍍金屬鎳50μm，使得絕緣孤立的每個微方塊及針尖塊連接為一體，得到實心微針。如圖2e所示，其中1為硅，2為鉻銅種子層，3為光刻膠，4為金屬鎳；

6．去掉硅基底、種子層微方塊，釋放得到實心微針，如圖2f所示。最后加工出的微針組成的陣列形狀如圖3所示。

采用此方法能制備得到具有尖銳針尖的金屬實心微針，尖銳的金屬針尖使得微針在刺入皮膚時受到的阻力較小，改善了微針的刺入性，。同時本發明制備過程簡單，采用自生長電鍍的方法制備實心微針，成本低且便于普及。