多级尖刺的磁性微针制备方法

1.本发明涉及生物医学工程方法的技术领域，尤其涉及多级尖刺的磁性微针制备方法。


背景技术：

2.目前，全世界的各种疾病发病率呈急剧上升趋势，微针给药是近些年来备受关注的一类给药方式，微针给药技术是一项无痛而又具备高传输率的技术，但是由于微针有着尺寸精细微小的特点，用传统工艺加工微针十分困难。
3.中国专利公告号cn108328567a公开了一种获得高密度曲面或斜面的微针阵列的方法，该方法通过改变掩膜形状大小生成不同高度的针状石英凸台，从而形成斜面或者曲面排列的微针阵列。该方法中的掩膜形状可以为圆形或者三角形，不同的掩膜形状，掩膜大小有不同的计算方式。该方法可以获得高密度微针阵列，且可准确控制阵列形状。上述技术方案形貌固定，无法多重设计，微针材料苛刻，微针结构简单，穿刺效果单一在生物表皮戳成一个直立的孔。


技术实现要素：

4.本发明主要解决原有微针制造技术存在形貌固定，无法多重设计，微针材料苛刻和微针穿刺效果单一的问题，提供一种基于磁场诱导的微针阵列的制作方法，将磁珠与紫外光固化胶混合涂布，利用磁场诱导提拉胶体成型，然后进行光固化操作，形成微针，并且通过多重涂布，在形成大微针的基础上再次集成小微针，实现多重3d微针结构，对微针穿刺能力和药物缓释效果得到进一步的提升，磁珠与固化胶选材范围广，可以实现大面积、低成本、高效制备。
5.本发明包括一种多级尖刺的磁性微针制备方法，包括以下步骤：s1：选取一级磁珠颗粒与一级固化胶进行一级混合搅拌，得到一级混合搅拌物；s2：将一级混合搅拌物涂布于衬底上进行一级磁场诱导，得到多个圆锥液滴；s3：将圆锥液滴进行一级光固化,得到一级微针；s4：将一级微针蘸取二级混合搅拌物，进行二级磁场诱导，在一级微针尖端得到微刺液滴；s5：将微刺液滴进行二级光固化，得到多级微针。
6.作为优选，所述步骤s1中的一级混合搅拌物具体为一级磁珠颗粒与一级固化胶在暗室中按质量比1：3~1：5混合后，以每分钟100~500转的速度机械搅拌1~6小时后的产物。通过高速搅拌使不同比重、不同性质的物料都能完成高质量的混合搅拌。
7.作为优选，所述一级磁珠颗粒具体为粒径在100纳米以下羧酸修饰的fe3o4磁珠、锰铁氧体磁珠、fept合金磁珠和坡墨合金磁珠中的一种或多种的组合，所述一级固化胶具体为norland紫外固化光学胶的noa61系列、聚氨酯类紫外固化胶和环氧类紫外固化胶中的一种或多种的组合。利用超顺磁性的纳米级磁珠，避免因磁性导致的磁珠团聚，也避免了磁
场诱导的剩磁影响。
8.作为优选，所述步骤s2中的衬底选自硅片、玻璃片和pe膜中的一种或多种的组合。对衬底和微针材质兼容性好，可以实现在柔性、刚性、有机、无机等各种衬底上的微针贴片。
9.作为优选，所述步骤s2中的一级磁场诱导具体为一级磁珠颗粒受磁场向上吸引时附带拽出一级固化胶，形成圆锥液滴。利用磁场诱导，可以实现大面积微针贴片的快速成型和低成本制备。
10.作为优选，所述步骤s3中的一级光固化具体为用功率100瓦以上的365纳米波段紫外光照射圆锥液滴表面5~10分钟后液滴固化，得到一级微针。用紫外光固化的方式，使用成本低，覆盖范围大，生产效率高。
11.作为优选，所述步骤s4中的二级混合搅拌物具体为二级磁珠颗粒与二级固化胶在暗室中按质量比1：5~1:10混合后，以每分钟100~500转的速度机械搅拌1~6小时后的产物。通过高速搅拌使不同比重、不同性质的物料都能完成高质量的混合搅拌。
12.作为优选，所述二级磁珠颗粒具体为粒径在50纳米以下羧酸修饰的fe3o4磁珠、锰铁氧体磁珠、fept合金磁珠和坡墨合金磁珠中的一种或多种的组合，所述二级固化胶具体为norland紫外固化光学胶的noa72系列、聚氨酯类紫外固化胶和环氧类紫外固化胶中的一种或多种的组合。紫外固化胶是在紫外光照射下固化的液态光聚物，固化速度快，操作设备简单，仅需灯具。
13.作为优选，所述步骤s4中的二级磁场诱导具体为一级微针尖端的二级磁珠颗粒受磁场向上吸引时附带拽出二级固化胶，形成微刺液滴。多级微针为复杂的3d结构，普通微纳制造方法和模板浇筑法无法实现，利用磁场诱导，在形成大微针的基础上再次集成微刺液滴，高效实现多重尖刺结构。
14.作为优选，所述步骤s5中的二级光固化具体为用功率100瓦以上的365纳米波段紫外光照射微刺液滴表面5~15分钟后固化，形成多级微针。紫外光固化速度速度快，在形成大微针的基础上再次集成小微针，可以实现大面积微针贴片的快速成型和低成本制备。
15.本发明的有益效果是：本发明将磁珠与紫外光固化胶混合涂布，再通过磁场诱导提拉胶体成型，然后进行光固化操作形成微针，并且通过多重涂布，在形成大微针的基础上再次集成小微针，实现多重3d微针结构，得到多级微针，进一步提升微针穿刺效果和穿刺量，成本低、效率高，整体质量稳定。所述衬底和微针材质兼容性好，可以实现在柔性、刚性、有机、无机等各种衬底上的微针贴片；所述磁珠为超顺磁性的纳米级磁珠，避免因磁性导致的磁珠团聚，也避免了磁场诱导的剩磁影响，制备出更精细的微针结构；利用磁场诱导，可以实现大面积微针贴片的快速成型和低成本制备。
附图说明
16.图1是本发明的一种制备过程示意图。
17.图2是本发明的一种多级微针示意图。
18.图中：1一级磁珠颗粒，2一级固化胶，3一级混合搅拌物，4一级微针，5二级磁珠颗粒，6二级固化胶水，7二级混合搅拌物，8多级微针。
具体实施方式
19.下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
20.如图1-2所示，本发明提供了一种多级尖刺的磁性微针制备方法，包括下列步骤：s1：选取一级磁珠颗粒1与一级固化胶2进行一级混合搅拌，得到一级混合搅拌物3；选取羧酸修饰的fe3o4磁珠颗粒，粒径在100纳米以下以实现磁珠的超顺磁性，此尺寸以下的磁珠在磁场退去后不存在剩磁，不会发生团聚，具有很好的分散性，不会影响微针的生成，选取norland紫外固化光学胶的noa61系列，在暗室中将磁珠与紫外光固化胶按质量比1：3混合后，以每分钟200转的速度机械搅拌2小时。
21.s2：将一级混合搅拌物3涂布于衬底上进行一级磁场诱导，得到多个圆锥液滴；将一级混合搅拌物3迅速涂布于硅片材质的衬底上，正面向上放置于磁场中，以吸引磁珠向上迁移，由于存在磁场吸引力与粘滞力、重力的平衡关系，液滴会在1分钟内成型，并保持不动。
22.s3：将圆锥液滴进行一级光固化，得到一级微针4；用功率100瓦以上的365纳米波段紫外光照射圆锥液滴表面5分钟，液滴固化，实现固化后的圆锥结构，即为一级微针4。
23.s4：将一级微针4蘸取二级混合搅拌物7，进行二级磁场诱导，在一级微针4尖端得到微刺液滴；选取羧酸修饰的fe3o4磁珠颗粒，粒径在50纳米以下，与norland紫外固化光学胶的noa72系列按质量比1：5混合，以每分钟200转的速度机械搅拌2小时，将一级微针蘸取该新的混合液，再次放置于磁场中，一级微针4尖端的未固化磁珠再次受到磁场吸引，并与粘滞力、重力的平衡，在一级微针4尖端形成更细小的微刺液滴。
24.s5：将微刺液滴进行二级光固化，得到多级微针8。
25.用功率100瓦以上的365纳米波段紫外光照射微刺液滴表面5分钟，在一级微针4上的微刺液滴固化，再次集成小微针，即形成多级微针8。
26.将100纳米以下羧酸修饰的fe3o4磁珠颗粒与norland紫外固化光学胶的noa61系列混合涂布，再通过一级磁场诱导提拉胶体成型，然后进行一级光固化操作形成一级微针4，接着将50纳米以下羧酸修饰的fe3o4磁珠颗粒与norland紫外固化光学胶的noa72系列的混合物通过多重涂布，在形成一级微针4的基础上再次集成小微针，实现多重3d微针结构，得到多级微针8，提升微针穿刺能力和缓释药物载量。
27.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
28.尽管本文较多地使用了磁珠、固化胶等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。