微針在醫學、美容等領域的應用和更多類型微針的不斷涌現,促使著這項科技的進一步發展。從原來的單一空心微針到現如今的空心微針陣列,使用起來也更為高效。微針陣列不僅結構堅固,而且針尖鋒利、作用面積大,因此更加便于穿刺且無疼痛感。微針的制作方法也在與時俱進,成品率高、成本低的優點也為其批量化生產帶來幫助。經皮給藥等依靠微針陣列技術作為輔助工具的手段,價格也因此下調,可以進入大眾市場。此外,電解質分析裝置也可以用到微針陣列,達到無痛感少量抽血并能有效分析其中各種離子濃度。微針對生物相容性要求比較高。北京中晶微針定制
很早之前就有人提出了微針電極的概念,但由于當時半導體加工領域技術的限制,還無法將其制造出來。經過了多年的摸索,其制作和封裝技術依然不夠成熟。有人研究了不同類型的微針陣列的應用場景:一種用于體表提取生理信號的干電極實心微針陣列,它不需要通過復雜的外科手術植入體內,只是將其貼在皮膚表面就可以獲得心電、腦電、肌電等生理信號。與傳統的體表電極相比,皮膚干電極使用過程非常簡單,不需要皮膚準備和涂抹導電膏。另一種是用于藥物緩釋的中空微針電極,這種電極可以通過皮膚將某種藥物按固定劑量勻速地遞送到病人的體內,從而避免了靜脈注射和打針為患者帶來的痛苦。南京高晶微針加工硅微針的制造方法已經趨于完善。
目前,文獻中報道較多的干電極的制作材料主要包括:單晶硅、金屬(鈦、鎳、不銹鋼)、 高分子聚合物和玻璃等。有人在單晶硅片上采用深反應離子刻蝕技術工藝制備了高度較高的實心微針陣列。有人在鈦薄板上利用微加工工藝制備了鈦微針用于經皮給藥系統的研究。有人利用深曝光的方法制備了甲基丙稀酸甲酯(PMMA)微針用于腦機接口系統。雖然干電極的制作材料多種多樣,其基材的選擇主要考慮以下幾個因素:1)材料的生物相容性;2)微針陣列的機械強度;3)材料加工工藝的復雜度及工藝成本。
硅材料具有良好的機電、傳感特性, 資源豐富,且硅微細加工技術已成熟, 所以硅微針受到人們的格外青睞。硅微針主要利用各向同性和各向異性刻蝕工藝來制備,刻蝕過程的控制一直是一個難點。N. Wilke 利用計算機軟件對刻蝕進行了模擬, 優化了微針制作工藝。Takay uki Shibata利用深層反應離子刻蝕的沖孔效應制作出了頂部為半球形的空心SiO2微針陣列,利用硅材料來制備微針, 可充分發揮硅微加工工藝成熟的優勢, 然而硅微針所存在的易斷裂而滯留于皮膚導致的工作有效性與安全性不高的問題, 直接影響了硅材料在微針上的應用。微針在使用前需要進行消毒才能使用。
先進的3D打印方法可以制造出受控幾何形狀的聚合物微針(難以使用傳統方法制造)。Cassie利用連續液體界面生產的三維打印技術設計并制造出了刻面微針陣列。與光滑的金字塔形設計相比,刻面微針的設計增加了表面積,以增加了模型表面涂層中的疫苗組分(卵清蛋白和CpG)。利用熒光標記和活著的動物成像,評估了小鼠體內疫苗的保留和生物利用度。刻面微針陣列與皮下注射相比,微針透皮遞送不僅增強了皮膚中疫苗的含量,而且還改善了引流淋巴結中免疫細胞的活性。微針主要分為實心微針和空心微針。江蘇實心微針樣品
為了提高微針的生物相容性,可以在表面沉積一層金屬。北京中晶微針定制
空心微針與微米級的注射針較為相似,同樣是輸送液體成分至皮內。蔣宏民探索出的一種利用MEMS技術結合傳統光刻和傾斜旋制備環氧樹脂中空微針陣列的方法。該方法在現有技術上的改進升級,對設備的要求更低,由此制備所得空心微針的錐形較為光滑,具有良好的針尖部分,生物相容性也增強,作用時對皮膚的損傷較小。盡管如此,該方法也有一定的缺點,如制備步驟較為繁瑣,需要經過多次澆注及脫模,同時還需要用到濺射鍍膜工藝,增加了整體的加工難度,使得制備效率有所降低。北京中晶微針定制