利用化學溶液濕法腐蝕的微針可以降低微針的制作成本,制作過程中不需要大型的刻蝕設備,在普通實驗室就能夠完成工藝制作。但腐蝕過程比較難以精確控制,并且需要進行實時觀察,而且不確定因素還較多。溶液濕法腐蝕對硅片的晶向、腐蝕的溫度、腐蝕的時間和掩膜形狀的要求都是非常嚴格的。由于掩膜形狀和腐蝕晶向的選擇性,溶液濕法腐蝕形成的微針形狀像山峰,所以比干法刻蝕形成的微針短,直徑比較大,所以單位面積的微針數量比干法刻蝕的微針數量少。基于MEMS微針的微系統會在醫學領域獲得廣泛應用。無錫中空微針加工
除了硅、金屬以及聚合物等材料之外, 還有很多材料也可用于微針的制備,如陶瓷、玻璃和智能納米材料等。陶瓷微針是以陶瓷漿料為原料,利用模板鑄造,使用燒結法制備,也可以采用雙光子聚合法制備。玻璃微針多為空心結構,采用改良后的傳統玻璃微管拉制技術制得,在給藥和組織液提取方面都有著廣泛的應用。但與陶瓷或玻璃等材料相比,利用高分子材料制備的微針具有很多優勢,如生物相容性好、原料易得、不易斷裂以及適宜批量化生產,因此聚合物微針逐漸成為微針制造的主材料。硅基微針生產微針比傳統的注射給藥有比較多的優點。
空心微針與微米級的注射針較為相似,一樣是輸送液體成分至皮內。蔣宏民探索出了一種利用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。首先,把玻璃基片旋涂上SU8膠,將基片傾斜,在傾斜的基片和掩模版上設置微針的頂角,角度為基片和掩模版傾斜角度的二倍,進行紫外光旋轉曝光;第二步,將基片和掩模版經熱烘處理,在基片表面上旋涂第二層SU8光刻膠,再次經熱烘處理后進行旋轉曝光,經第三次熱烘處理后,顯影得到SU8膠凹錐結構層;第三步,在SU8膠凹錐結構層上制備下模層,在下模層上濺射,制得鉻銅復合金屬層;第四步,在鉻銅復合金屬層上采用與第三步相同的方式制備上模層,即可得到完整的空心微針陣列模具。環氧樹脂填充入空心微針陣列模具中,經真空固化后再進行打磨處理,然后脫模,就可得到由環氧樹脂制成的空心微針陣列。
多種有機材料已成為微加工領域的主力軍,其中用來制作微針陣列的主要材料是PMMA,而SU-8和PDMS常被選擇為制作過程中的輔助材料。利用PMMA材料制作頂端角為45°的微針陣列結構,其制作方法采用雙深X射線曝光,在電極正反兩面濺射金屬以實現正反兩面電連接。PLGA(聚乳酸-羥基乙酸共聚物)制作的傾斜的微針,其中微針長度為400um,頂部直徑為30um,底部直徑為100um。SU-8材料制作的塔形的微針陣列,主要采用正反兩面紫外曝光和反應離子刻蝕的方法制作而成,微針高為350um,底端直徑為70um。PMMA材料制作的塔形的微針陣列,是由SU-8微針陣列翻模而成。由于微針的深寬比較大,依靠PMMA本身的硬度無法順利刺入皮膚因此需要在PMMA微針表面覆蓋一層金屬以增加其硬度。初始的微針制備過程復雜且容易斷裂。
糖尿病是疑難雜癥之一,它會引起血糖升高及其他代謝紊亂,從而導致各種易致人死亡的并發癥。傳統的注射方法會引起注射部位的炎癥。因此,人們將關注點放到了微針透皮給藥上。有人用聚乙烯醇和透明質酸結合研究可溶胰島素微針基質材料,分別從存儲穩定性、生物安全性以及臨床應用角度進行了一系列研究。使用PVA微針和HA微針分別對健康的小鼠做時間長達3個月和5個月的連續針扎實驗。在實驗期間,從表觀層面到細胞層面詳細考察了小鼠局部皮膚以及全身的健康狀態。結果證明,在實驗周期內,PVA微針和HA微針均未引起小鼠全身的炎癥反應或毒性反應,也未引起皮膚問題,終的結果證明PVA和HA在實驗周期內具有良好生物安全性,也可達到***的目的。微針給藥具有無痛、操作方便等優勢。南通中晶微針模具
微針陣列經過多年的摸索,其工藝逐漸趨于成熟。無錫中空微針加工
皮膚由表皮(50~100微米厚)、真皮(1~2毫米厚)和皮下組織組成。表皮包括角質層(10~25 微米)和活性表皮,角質層是透皮吸收的主要屏障部位。真皮位于表皮下方,內有血管、淋巴管、神經、感覺末梢器、汗腺等。小管系統存在于真皮上部,所以藥物滲透到達真皮就會很快地被吸收,因此微針扎入皮膚的深度在 30~100 微米深度較好,因為微針表面需要固定一層藥物,因此常規微針高度為 50~400 um。微針穿透皮膚角質層,允許藥物進入體內或從體內采樣,而且對組織產生較小的創傷或無創傷、無痛、無刺激。無錫中空微針加工