一种微针及其制造工艺的制作方法

一种微针及其制造工艺
【技术领域】
1.本发明涉及医疗器材的技术领域，特别是一种微针及其制造工艺的技术领域。


背景技术：

2.微针(microneedles,mn)是一种新型的物理促透技术，由多个微米级的细小针尖以阵列的方式连接在基座上组成，能定向穿过角质层，产生微米尺寸的机械通道，将药物直接置于表皮或上部真皮层，不用通过角质层即可参与微循环，发挥药理反应，与传统的针头给药不同，不产生疼痛感，给药方便，可有效改善患者的顺应性。
3.按照微针的特点，可将微针具体分为实心微针、空心微针、包衣微针、可溶微针和水凝胶微针。其中，空心微针(hollow microneedles)，即中空微针，其实质是微米级别的微型注射器。药物可被预先装载于空心微针的针腔内，再在空心微针的针尖刺入皮肤之后，在组织液浓度梯度的压力驱动之下而自动进入体内，实现递送。
4.空心微针因其中空结构而具有载药量大的优点，然而其通常需要采用数字化控制微机电系统进行加工制备，整个制备工艺精密且复杂，制备成本高，耗时长，难以大规模推广使用，亟待解决。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种微针及其制造工艺，能够制备出具有微米级尺寸的机械通道的单根微针或微针阵列，且整体制备工艺简单、成熟和稳定，制备成本低廉。
6.为实现上述目的，本发明提出了一种微针的制造工艺，包括如下步骤：
7.a)开口：在衬底的顶面刻蚀若干个内凹部，其中内凹部可贯穿底面或不贯穿底面；
8.b)成膜：在衬底的顶面生成针体膜层，同时使部分所述针体膜层沉入各个内凹部之中并分别形成空心下沉结构或实心下沉结构；
9.c)开孔：当形成空心下沉结构时，打磨衬底的底面直至向上磨穿各个空心下沉结构的底部并形成中空通道；当形成实心下沉结构时，在各个实心下沉结构的顶面分别进行刻蚀直至贯穿衬底的底面并形成中空通道；
10.d)去衬：去除衬底。
11.作为优选，在步骤a)之中，所述衬底为玻璃衬底。
12.作为优选，在步骤a)之中，各个所述内凹部均呈倒锥形，各个所述内凹部均采用光胶刻蚀技术或无掩模刻蚀技术而刻蚀得到。
13.作为优选，在步骤b)之中，所述针体膜层由纯金属薄膜或合金薄膜镀设形成。
14.作为优选，所述针体膜层为化学气相沉积形成的纯金属薄膜，如钨薄膜或钛薄膜等。
15.作为优选，在步骤c)之中，当形成实心下沉结构时，各个所述中空通道均采用光胶刻蚀技术或无掩模刻蚀技术而刻蚀得到。
16.作为优选，在步骤c)之中，各个所述中空通道的长度均为100～1500μm，直径均为1～200μm。
17.作为优选，在步骤d)之中，所述衬底通过化学腐蚀洗去。
18.作为优选，还包括步骤e)后处理：在空心下沉结构或实心下沉结构之外通过物理溅射或电镀生成纳米级金薄膜涂层。
19.一种微针，由前述制造工艺制造而得。
20.本发明的有益效果：
21.1.本发明通过先在衬底的顶面刻蚀若干个内凹部，在衬底的顶面生成针体膜层，同时使部分针体膜层沉入各个内凹部之中并分别形成空心下沉结构或实心下沉结构，再通过打磨或刻蚀的方式在空心下沉结构或实心下沉结构之中形成中空通道，最终在去除衬底之后，得到具有微米级尺寸的机械通道的单根微针或微针阵列，在使用时可有效穿过角质层，将药物直接置于表皮或上部真皮层，利用药物与皮下组织液之间的浓度梯度所形成的驱动力，致使药物缓慢释放进入体内，发挥药理反应，整体制备工艺简单、成熟和稳定，制备成本低廉；
22.2.本发明通过将内凹部设计成呈倒锥形，一方面便于最终形成锥形空心微针，保证有效的穿透力，另一方面还可增大容积，提高载药量，并调节释放速度以实现精准给药；
23.3.通过采用光胶刻蚀技术或无掩模刻蚀技术在衬底的顶面刻蚀若干个不贯穿底面的内凹部，可根据治疗需求，通过对刻蚀面积、时长和数量的调节，进而实现对单根微针的长度和形状以及微针阵列内单位面积的微针数量的个性化精确控制；
24.4.通过采用纯金属薄膜或合金薄膜镀设形成针体膜层，使可利用金属材质自身的生物相容性和机械性能，实现长时间稳定的经皮给药；
25.5.通过采用镀设方式在衬底的顶面生成针体膜层，可根据实际需求控制针体膜层的厚度；
26.6.通过将微针的长度控制在100～1500μm，而直径控制在1～200μm，既可保证针体顺利扎入皮下，又可避免疼痛感过强；
27.7.通过在空心下沉结构或实心下沉结构之外利用物理溅射或电镀的方式生成纳米级金薄膜涂层，可有效增加导电率以及化学和生物稳定性。
28.本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
29.图1是实施例一的流程图；
30.图2是实施例二的流程图；
31.图3是实施例三的流程图；
32.图4是实施例四的流程图。
33.图中：1-衬底、11-内凹部、2-针体膜层、21-空心下沉结构、22-实心下沉结构、23-中空通道、3-光胶层、31-通孔。
【具体实施方式】
34.实施例一：
35.参阅图1，本发明一种微针的制造工艺，包括如下步骤：
36.a)开口：根据所需选择合适厚度的衬底1，再在衬底1的顶面刻蚀若干个不贯穿底面的内凹部11，所述衬底1为玻璃衬底，各个所述内凹部11均呈倒锥形，各个所述内凹部11均采用无掩模刻蚀技术而刻蚀得到；
37.其中，无掩模刻蚀技术可为激光刻蚀技术，能够利用高能量密度的激光照射衬底1的顶面，使被照射区域表面材料经受热、融化、汽化、形成等离子体、挥发和溅射等一系列复杂的物理甚至化学等过程，最终形成内凹部11；
38.b)成膜：在衬底1的顶面生成针体膜层2，同时使部分所述针体膜层2沉入各个内凹部11之中并分别形成空心下沉结构21，所述针体膜层2由钨薄膜镀设形成。
39.c)开孔：打磨衬底1的底面直至向上磨穿各个空心下沉结构21的底部并形成中空通道23，各个所述中空通道23的长度均为100～1500μm，直径均为1～200μm；
40.d)去衬：通过化学腐蚀洗去衬底1；
41.e)后处理：在空心下沉结构21之外通过物理溅射或电镀生成纳米级金薄膜涂层。
42.一种微针，由前述制造工艺制造而得。
43.实施例二：
44.参阅图2，本发明一种微针的制造工艺，包括如下步骤：
45.a)开口：根据所需选择合适厚度的衬底1，再在衬底1的顶面刻蚀若干个不贯穿底面的内凹部11，所述衬底1为玻璃衬底，各个所述内凹部11均呈倒锥形，各个所述内凹部11均采用光胶刻蚀技术而刻蚀得到；
46.其中，光胶刻蚀技术具体为，首先在衬底1的顶面涂覆光胶并形成光胶层3，在经过烘干之后，利用掩膜进行遮挡，从而使光线照射光胶层3的部分区域，再利用显影液将光胶层3被曝光或者未被曝光的区域溶解并形成通孔31，最后利用在电场作用下所产生等离子体穿过通孔31并轰击衬底1的顶面直至产生内凹部11；
47.b)成膜：在衬底1的顶面生成针体膜层2，同时使部分所述针体膜层2沉入各个内凹部11之中并分别形成空心下沉结构21，所述针体膜层2由钨薄膜镀设形成；
48.c)开孔：打磨衬底1的底面直至向上磨穿各个空心下沉结构21的底部并形成中空通道23，各个所述中空通道23的长度均为100～1500μm，直径均为1～200μm；
49.d)去衬：通过化学腐蚀洗去衬底1；
50.e)后处理：在空心下沉结构21之外通过物理溅射或电镀生成纳米级金薄膜涂层。
51.一种微针，由前述制造工艺制造而得。
52.实施例三：
53.参阅图3，本发明一种微针的制造工艺，包括如下步骤：
54.a)开口：根据所需选择合适厚度的衬底1，再在衬底1的顶面刻蚀若干个不贯穿底面的内凹部11，所述衬底1为玻璃衬底，各个所述内凹部11均呈倒锥形，各个所述内凹部11均采用无掩模刻蚀技术而刻蚀得到；
55.其中，无掩模刻蚀技术可为激光刻蚀技术，能够利用高能量密度的激光照射衬底1的顶面，使被照射区域表面材料经受热、融化、汽化、形成等离子体、挥发和溅射等一系列复杂的物理甚至化学等过程，最终形成内凹部11；
56.b)成膜：在衬底1的顶面生成针体膜层2，同时使部分所述针体膜层2沉入各个内凹
部11之中并分别形成实心下沉结构22，所述针体膜层2由钨薄膜镀设形成；
57.c)开孔：在各个实心下沉结构22的顶面分别进行刻蚀直至贯穿衬底1的底面并形成中空通道23，各个所述中空通道23均采用无掩模刻蚀技术(激光刻蚀技术，同上)而刻蚀得到，各个所述中空通道23的长度均为100～1500μm，直径均为1～200μm；
58.d)去衬：通过化学腐蚀洗去衬底1；
59.e)后处理：在实心下沉结构22之外通过物理溅射或电镀生成纳米级金薄膜涂层。
60.一种微针，由前述制造工艺制造而得。
61.实施例四：
62.参阅图4，本发明一种微针的制造工艺，包括如下步骤：
63.a)开口：根据所需选择合适厚度的衬底1，再在衬底1的顶面刻蚀若干个贯穿底面的内凹部11，所述衬底1为玻璃衬底，各个所述内凹部11均呈倒锥形，各个所述内凹部11均采用无掩模刻蚀技术而刻蚀得到；
64.其中，无掩模刻蚀技术可为激光刻蚀技术，能够利用高能量密度的激光照射衬底1的顶面，使被照射区域表面材料经受热、融化、汽化、形成等离子体、挥发和溅射等一系列复杂的物理甚至化学等过程，最终形成内凹部11；
65.b)成膜：在衬底1的顶面生成针体膜层2，同时使部分所述针体膜层2沉入各个内凹部11之中并分别形成实心下沉结构22，所述针体膜层2由钨薄膜镀设形成；
66.c)开孔：在各个实心下沉结构22的顶面分别进行刻蚀直至贯穿衬底1的底面并形成中空通道23，各个所述中空通道23均采用无掩模刻蚀技术(激光刻蚀技术，同上)而刻蚀得到，各个所述中空通道23的长度均为100～1500μm，直径均为1～200μm；
67.d)去衬：通过化学腐蚀洗去衬底1；
68.e)后处理：在实心下沉结构22之外通过物理溅射或电镀生成纳米级金薄膜涂层。
69.一种微针，由前述制造工艺制造而得。
70.上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。