先進的3D打印方法可以制造出受控幾何形狀的聚合物微針(難以使用傳統方法制造)。Cassie利用連續液體界面生產的三維打印技術設計并制造出了刻面微針陣列。與光滑的金字塔形設計相比,刻面微針的設計增加了表面積,以增加了模型表面涂層中的疫苗組分(卵清蛋白和CpG)。利用熒光標記和活著的動物成像,評估了小鼠體內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了皮膚中疫苗的含量,而且還改善了引流淋巴結中免疫細胞的活性。微針比傳統的注射給藥有比較多的優點。南京微針研發
很早之前就有人提出了微針電極的概念,但由于當時半導體加工領域技術的限制,還無法將其制造出來。經過了多年的摸索,其制作和封裝技術依然不夠成熟。有人研究了不同類型的微針陣列的應用場景:一種用于體表提取生理信號的干電極實心微針陣列,它不需要通過復雜的外科手術植入體內,只是將其貼在皮膚表面就可以獲得心電、腦電、肌電等生理信號。與傳統的體表電極相比,皮膚干電極使用過程非常簡單,不需要皮膚準備和涂抹導電膏。另一種是用于藥物緩釋的中空微針電極,這種電極可以通過皮膚將某種藥物按固定劑量勻速地遞送到病人的體內,從而避免了靜脈注射和打針為患者帶來的痛苦。無錫MEMS微針模具微針可以通過深反應離子刻蝕制作。
電極微針陣列結構應滿足以下特點:1)微針陣列高度應該大于15um小于300um。 根據皮膚的結構特點,如果微針陣列的高度小于10um則不能穿過絕緣角質層,從而無法正常提取電信號。如果微針陣列的高度大于300um,則會觸及到包含大量血管和神經的真皮層,會使人產生疼痛感。2)微針陣列的密度應當適中。如果微針陣列密度太小,就會導致電極的阻抗過大,影響提取的信號質量。如果微針陣列的密度太大,就會為微針陣列刺入皮膚充分跟體液接觸造成障礙,也會影響提取的信號質量;3)微針應該具有尖銳的針尖并且其表面要盡量平滑。平滑的表面使對皮膚的損傷降低到小;4)微針陣列的結構應該盡量簡單,這樣就可以避免繁瑣的工藝步驟,降低電極的制作成本。
隨著人們物質生活水平的提高,大家對生命健康越來越重視,醫療領域得到了空前發展,微針陣列器件應運而生,為生物醫學領域注入了新的活力,形成了新的安全高效 的治方法,具有以下優點:一是微針陣列具有尺寸小,生物相容性好等特點。可以應用于傳統醫療器械不能觸及的狹小空間;二是微針陣列的接觸面積小,可以為患者提供更好的運動自由度,給使用者帶來更小的損傷;三是微針的精度高,能夠準確控制刺入皮膚的深度,可應用于精密醫療儀器。微針的主要材料包括硅、金屬和可溶性聚合物。
Lee 在 US.Pat.No.5250023 中公開了一種透皮藥物釋放器件,包含許多直徑在 50~400 微米,長度在 200~2000 微米的皮膚針 (skin needle),針的材質是不銹鋼的,用于改進蛋白質或核酸的透皮釋放。Prausnitz 在 US Pat.No6503231公開了一種用MEMS技術在單晶硅材料上制作圓錐形多孔微針的方法,該器件用于改進藥物的透皮釋放效率。該方法具體是利用光刻技術在單晶硅表面形成圖案,然后利用深離子反應蝕刻技術形成圓錐形微針,但是該方法制作的微針太尖,在使用過程中有的針頭會折斷。為了更好地滿足藥物釋放對器件的要求,即產生更小的創傷或切口,以更大的效率傳遞藥物,使藥物的管理和使用更加容易,開發具有生物相容性的微針是非常有必要的。利用硅的各向異性可以制作實心微針。低晶微針晶圓
微針給藥的概念早在上世紀70年代初就已經被提出。南京微針研發
空心微針與微米級的注射針較為相似,同樣是輸送液體成分至皮內。蔣宏民探索出的一種利用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。該方法在現有技術上的改進升級,對設備的要求更低,由此制備所得空心微針的錐形較為光滑,具有良好的針尖部分,生物相容性也增強,作用時對皮膚的損傷較小。盡管如此,該方法也有一定的缺點,如制備步驟較為繁瑣,需要經過多次澆注及脫模,同時還需要用到濺射鍍膜工藝,增加了整體的加工難度,使得制備效率有所降低。南京微針研發