空心微針與微米級(jí)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(shù)結(jié)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(shè)置微針的頂角，角度為基片和掩模版傾斜角度的二倍,進(jìn)行紫外光旋轉(zhuǎn)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)曝光,經(jīng)第三次熱烘處理后,顯影得到SU8膠凹錐結(jié)構(gòu)層;第三步,在SU8膠凹錐結(jié)構(gòu)層上制備下模層,在下模層上濺射,制得鉻銅復(fù)合金屬層;第四步,在鉻銅復(fù)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(jìn)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。涂層微針是將藥物涂抹于整個(gè)針體。江蘇MEMS微針樣品
電極微針陣列結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下特點(diǎn)：1）微針陣列高度應(yīng)該大于15um小于300um。 根據(jù)皮膚的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如果微針陣列的高度小于10um則不能穿過絕緣角質(zhì)層，從而無法正常提取電信號(hào)。如果微針陣列的高度大于300um，則會(huì)觸及到包含大量血管和神經(jīng)的真皮層，會(huì)使人產(chǎn)生疼痛感。2）微針陣列的密度應(yīng)當(dāng)適中。如果微針陣列密度太小，就會(huì)導(dǎo)致電極的阻抗過大，影響提取的信號(hào)質(zhì)量。如果微針陣列的密度太大，就會(huì)為微針陣列刺入皮膚充分跟體液接觸造成障礙，也會(huì)影響提取的信號(hào)質(zhì)量；3）微針應(yīng)該具有尖銳的針尖并且其表面要盡量平滑。平滑的表面使對(duì)皮膚的損傷降低到小；4）微針陣列的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，這樣就可以避免繁瑣的工藝步驟，降低電極的制作成本。南通微針研發(fā)利用硅的各向異性可以制作實(shí)心微針。
實(shí)心微針陣列是不含藥物的微米級(jí)陣列,實(shí)心微針陣列具有錐形的針尖,它能夠穿透皮膚的角質(zhì)層,為后續(xù)的藥物遞送創(chuàng)建微小的通道。實(shí)心微針陣列通常是由金屬、硅或者陶瓷制作而成,用于皮膚預(yù)處理。在接種疫苗時(shí),實(shí)心微針首先刺在皮膚上產(chǎn)生微小的通道, 然后使用疫苗溶液或其他含藥物的材料,例如裝載藥物的水凝膠,藥物通過微通道遞送至皮膚,從而實(shí)現(xiàn)藥物接種。過去的幾項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí),白喉等疫苗、乙型肝炎疫苗和瘧疾疫苗可以通過微通道滲入皮膚并產(chǎn)生有效的免疫反應(yīng)。
20世紀(jì)90年代,微針由硅制成。硅具有晶體結(jié)構(gòu)，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(shí)復(fù)雜的制造工藝限制了硅在微針中的應(yīng)用。此外,還有一些生物相容性問題,因?yàn)楣韬艽?可能會(huì)一部分?jǐn)嗔巡⒘粼谄つw中,從而導(dǎo)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。陶瓷、玻璃等也可以用來制作微針。
先進(jìn)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(tǒng)方法制造)。Cassie利用連續(xù)液體界面生產(chǎn)的三維打印技術(shù)設(shè)計(jì)并制造出了刻面微針陣列。與光滑的金字塔形設(shè)計(jì)相比,刻面微針的設(shè)計(jì)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(biāo)記和活著的動(dòng)物成像,評(píng)估了小鼠體內(nèi)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(qiáng)了皮膚中疫苗的含量,而且還改善了引流淋巴結(jié)中免疫細(xì)胞的活性。微針給藥時(shí)可以將藥物涂抹在針尖處。無錫硅基微針研發(fā)合作
微針既需要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度穿透皮膚，又需要制造微針的材料有一定的安全性。江蘇MEMS微針樣品
He的研究成果為病癥疫苗接種方面帶來了新的突破。這種微針?biāo)幠み\(yùn)用的方法是通過靜電的作用逐層進(jìn)行自組裝。聚合物材料或蛋白質(zhì)及核酸藥物附著在微針的表面上,目的是用來逐層吸附正負(fù)電荷,而對(duì)酸堿敏感的嵌段共聚物則是在藥膜的底部。在整個(gè)運(yùn)行的過程中會(huì)吸附負(fù)電分子層,也會(huì)有靜電排斥,這種技術(shù)比其他注射藥物的方法療效有明顯的提升。這項(xiàng)技術(shù)如果能夠成功用于人體,將可用于病癥、登革熱等多種疾病的預(yù)防。目前,該類技術(shù)正在做小鼠的皮膚疫苗實(shí)驗(yàn)。江蘇MEMS微針樣品