[发明专利]空心医用金属微针的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物医学工程技术领域的微针制备方法，具体是一种空 心医用金属微针的制备方法。

背景技术

利用微针经皮给药是使药物进入生物体的新方法。通常采用微细加工技术制 成几百微米的实心或空心微针阵列。微针细而尖，一般的穿刺深度仅在角质层和 表皮层，未接触到神经末梢，其微尖亦大幅度减低了针尖接触到神经末梢的几率， 减少了对机体相应附属组织的损伤程度，不产生痛觉，因此是无痛给药方式。微 针体积小，因此它对生物体的创伤小，形成的创伤恢复快；微针操作简单，因此 避免了培训专门操作微针的医护人员等。早期研究的微针是实心微针，这种微针 易加工，它通过在皮肤上留下针孔以使药物通过这些针孔进入生物体。实心微针 内没有微针通孔，所以其给药量受到限制。空心微针内具有微针通孔，因此空心 微针如果与储药池相配套，可用于长期连续给药。然而加工空心微针一般采用反 应离子刻蚀和深反应离子刻蚀等方法，成本较高；若采用成本低的湿法刻蚀方法， 微针的形状尺寸又不容易控制。

经对现有技术文献的检索发现，JING JI，FRANCIS E.H.TAY，FRANCIS E.H. TAY等在International MEMS Conference 2006，Journal of Physics：Conference Series 34(2006)1132-1136，(2006物理学期刊国际MEMS会议)撰文 “Microfabricated Hollow Microneedle Array Using ICP Etcher”(用离子感应刻蚀机 加工空心微针阵列)。该文中提及的加工空心微针的方法是采用深反应离子刻蚀 (DRIE)分别在正面和背面刻硅：(1)旋涂光刻胶，图形化，各向同性刻蚀光 刻胶下的硅，形成微针针尖；(2)在双抛氧化硅片正面和背面热氧化生长二氧化 硅层；(3)图形化正面二氧化硅层以保留针尖处的二氧化硅层，图形化背面的二 氧化硅层以开出储药池的刻蚀窗口；(4)正面旋涂光刻胶并图形化，以开出针尖 处通孔的刻蚀窗口；(5)DRIE刻蚀窗口中的硅：(6)去掉光刻胶后继续DRIE 刻蚀；(7)背面刻硅；(8)去除二氧化硅。然而该方法采用深反应离子刻蚀加 工的微针，成本较高；微针为硅材料，较易折断；其形状只有单一的同心圆柱， 针尖处不锋利，不利于刺入皮肤。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种空心医用金属微针的制备方 法，金属具有很好的机械特性，易刺入皮肤。采用硅与非硅复合方法制备空心微 针，加工成本低。通过曝光可控制微针针尖的形状，改善微针刺入皮肤的效果； 还能有效的控制微针的高度，改善微针的强度。

本发明是通过以下技术方案实现的，首先通过光刻在双抛氧化硅片上开出硅 刻蚀窗口；湿法刻蚀窗口中的硅得到四棱锥空腔；接着在硅片上甩负胶填充四棱 锥空腔，通过负胶厚度来调整微针的高度；然后选择特定的掩膜版曝光去除倒四 棱锥内的负胶，得到不同形状的微针空腔；在微针空腔内溅射金属薄膜作为导电 层，并在导电层上电镀金属层；最后开出微针内微针通孔，并去除硅和负胶，以 得到不同形状的空心金属微针。

本发明包括以下步骤：

第一步、通过光刻在双抛氧化硅片上开出硅刻蚀窗口：将光刻正胶为掩膜， 采用缓冲氢氟酸蚀刻液进行蚀刻刻蚀去除未受光刻正胶层保护的双抛氧化硅片 上的二氧化硅层。

所述的缓冲氢氟酸蚀刻液是指：氟化铵∶氟化氢∶水＝113g∶28mL∶170mL。

所述的刻蚀是指：在45℃恒温水槽中，采用缓冲氢氟酸蚀刻液进行蚀刻， 蚀刻的深度与双抛氧化硅片上的二氧化硅层的厚度相同。

第二步、通过湿法刻蚀窗口中的硅得到四棱锥空腔：以二氧化硅层为掩膜， 湿法刻蚀出硅倒四棱锥，并用缓冲氢氟酸蚀刻液蚀刻去除双抛氧化硅片上正面和 背面上的二氧化硅层。

所述的湿法刻蚀是指：用0.44g/mL的氢氧化钾溶液刻蚀双抛氧化硅片上的 硅。

所述的硅倒四棱锥的深度为：200～400μm。

第三步、接着在双抛氧化硅片上甩负胶填充四棱锥空腔，通过负胶厚度来调 整微针的高度。

所述的甩负胶填充四棱锥空腔是指：在双抛氧化硅片的正面先甩30～50μm 的负胶并烘干，然后再甩100～500μm的负胶并烘干。

第四步、然后选择掩膜版曝光去除硅倒四棱锥内的负胶，得到不同形状的微 针空腔。