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(fā)癥。傳統(tǒng)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(zhì)酸結合研究可溶胰島素微針基質(zhì)材料,分別從存儲穩(wěn)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(xù)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(tài)。結果證明,在實驗周期內(nèi),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(nèi)具有良好生物安全性,也可達到***的目的。初始的微針制備過程復雜且容易斷裂。浙江MEMS微針晶圓
20世紀90年代,微針由硅制成。硅具有晶體結構，硅的濕法腐蝕是各向異性。其性質(zhì)取決于晶格中的排列,顯示出不同的彈性模量。物理特性使硅成為一種通用材料。硅襯底可以精確制造,且能批量生產(chǎn),因此可以生產(chǎn)不同尺寸和形狀的微針。但硅的成本及其耗時復雜的制造工藝限制了硅在微針中的應用。此外,還有一些生物相容性問題,因為硅很脆,可能會一部分斷裂并留在皮膚中,從而導致出現(xiàn)健康問題。為了改善硅微針的脆性、提高微針的生物相容性,可以用濺射方法在其表面沉積一層金屬膜。蘇州硅微針定制微針給藥結合了經(jīng)皮給藥和傳統(tǒng)注射的優(yōu)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(nèi)。蔣宏民探索出了一種利用MEMS技術結合傳統(tǒng)光刻和傾斜旋制備環(huán)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(jīng)熱烘處理,在基片表面上旋涂第二層SU8光刻膠,再次經(jīng)熱烘處理后進行旋轉曝光,經(jīng)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(huán)氧樹脂填充入空心微針陣列模具中,經(jīng)真空固化后再進行打磨處理,然后脫模,就可得到由環(huán)氧樹脂制成的空心微針陣列。
生物醫(yī)學和微機電系統(tǒng)的發(fā)展推動了微針在藥物傳輸、醫(yī)學診斷與分析等相關領域的應用。盡管利用各種方法,人們可制造出各種各樣不同材料、尺寸和形狀的微針,并且微針應用的研究也已取得了相當大的進展, 但目前制造方法普遍存在工藝復雜, 制備成本高,故成為影響這一新技術推廣應用的主要問題。除此之外,還需大量的深入系統(tǒng)的應用實驗研究,以準確評價其生物醫(yī)學應用的適用性與規(guī)律性, 隨著相關研究的進一步深入,基于MEMS微針的微系統(tǒng)一定能在生物醫(yī)學領域獲得廣泛應用。隨著研究的深入，新型的微針也陸續(xù)被開發(fā)出來。
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(yōu)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(fā)揮硅微加工工藝成熟的優(yōu)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。水凝膠微針和可溶性微針有點相似。蘇州硅微針定制
為了提高微針的生物相容性，可以在表面沉積一層金屬。浙江MEMS微針晶圓
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(xiàn)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。浙江MEMS微針晶圓