[发明专利]一种制备中空微针阵列的方法

说明书

本发明公开了一种批量制备中空微针阵列的方法，制备中空微针阵列的方法具体是利用具有孔洞的微针阵列阴模板制备聚合物微针阵列阳模板，然后在该聚合物微针阵列阳模板的表面镀上金属种子层；接着，在表面附着有金属种子层的微针阵列阳模板上电镀金属结构层，形成微针阵列针壁；然后使用有机溶剂去除聚合物微针阵列阳模板，得到金属微针阵列，打磨抛光或激光切割该微针阵列的顶部，即可得到中空的金属微针阵列。本发明通过对制备方法的整体工艺流程的设置进行改进，与现有技术相比，能够有效解决目前中空微针阵列制备工艺复杂、成本高、结构可控性差等问题。

技术领域

本发明属于微加工技术领域，更具体地，涉及一种制备中空微针阵列的方法，尤其可基于激光雕刻和电镀技术批量制备中空微针阵列。

背景技术

随着微机电加工技术的发展，微针在医学领域的应用越来越广，有望成为下一代经皮药物运输医疗器械。其中，中空微针在微流体生物医学应用中具有突出优势，能同时实现给药和血液采集的功能，并且可以大大降低给药或采样过程中的疼痛感。此外，中空微针还能与微流控芯片集成，实现采样、诊断、给药一体化。

然而，目前制造中空微针阵列的方法(如光刻法、深反应离子刻蚀法、 LIGA技术等)不仅加工工艺复杂、可控性差、制备成本高，而且仅能实现长度为几百微米的中空微针阵列的制备，还不能满足实际应用的需要。因此，开发制备过程简单、可控性好、成本低廉、适用尺寸范围宽的中空微针阵列制备方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种批量制备中空微针阵列的方法，其中通过对制备方法的整体工艺流程的设置进行改进，与现有技术相比能够有效解决目前中空微针阵列制备工艺复杂、成本高、结构可控性差等问题。本发明通过在微针阵列阳模板上先镀上金属种子层，再电镀形成结构层，得到的中空微针阵列材料均匀、可控性好；并且，本发明还通过对关键步骤(如电镀工艺步骤等)所采用的工艺条件 (包括反应物的种类，电镀温度及时长等)进行进一步优化，能够得到不同长度、不同壁厚的中空微针阵列。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备中空微针阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用具有孔洞的微针阵列阴模板制备形成聚合物微针阵列阳模板，然后在该聚合物微针阵列阳模板的表面镀上金属种子层；接着，在表面附着有金属种子层的微针阵列阳模板上电镀金属结构层，形成微针针壁；然后使用有机溶剂去除聚合物微针阵列阳模板得到金属微针阵列，打磨抛光或者激光切割该微针阵列的顶部，即可得到中空的金属微针阵列。

作为本发明的进一步优选，所述微针阵列阴模板为聚合物微针阵列阴模板，该微针阵列阴模板上的孔洞是通过激光雕刻机加工制备得到的，所述孔洞的形状与预先设定的目标的金属微针阵列的形状相匹配；具体的，所述激光雕刻机加工所采用的工艺参数如下：激光功率为1–100W、激光扫描速率为1-60毫米/秒、激光频率为1–100Hz、加工次数为1–10次。

作为本发明的进一步优选，所述利用具有孔洞的微针阵列阴模板制备形成聚合物微针阵列阳模板，具体是将聚合物置于所述具有孔洞的微针阵列阴模板的表面，在外力的作用下使该聚合物进入并填满所述孔洞，接着固化后脱模，即可得到与微针阵列阴模板孔洞尺寸相匹配的聚合物微针阵列阳模板；

优选地，所述外力的作用包括加热处理、加压处理、离心处理或抽真空处理。

作为本发明的进一步优选，所述聚合物微针阵列阳模板所采用的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、SU8、聚己内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸-羟基乙酸、聚砜、聚甲醛、乙烯-乙酸乙烯共聚物、ABS塑料、酚醛塑料、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯中的一种或多种。

作为本发明的进一步优选，所述聚合物微针阵列阴模板所采用的聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚乙烯、SU8、聚己内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸-羟基乙酸、聚砜、聚甲醛、乙烯-乙酸乙烯共聚物、ABS塑料、酚醛塑料、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯中的一种或多种。