專利名稱：基于微針陣列柔性芯片的經(jīng)皮給藥貼片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及醫(yī)療和美容器械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微針陣列柔性芯片和 基于此種芯片的經(jīng)皮給藥貼片。
背景技術(shù)：
人體的皮膚有三層組織角質(zhì)層、活性表皮層和真皮層。最外層的角質(zhì)層厚度約為 30-50微米，由致密的角質(zhì)細(xì)胞組成，其對絕大多數(shù)藥物的滲透率很低，是這些藥物經(jīng)皮輸 送的主要障礙；角質(zhì)層以下是表皮層，厚度約為50-100微米，含有活性細(xì)胞和很少量的神 經(jīng)組織，但是沒有血管；表皮層以下是真皮層，其為皮膚的主要組成部分，含有大量的活細(xì) 胞、神經(jīng)組織和血管組織。傳統(tǒng)皮下注射法使用的針頭外徑一般為0. 4-3. 4毫米，注射時必 須將針頭穿透皮膚深入到肌肉中，無疑將會觸及血管并損傷大量神經(jīng)組織，因此除了會出 血外，患者往往會感受到較為劇烈的疼痛。經(jīng)皮給藥系統(tǒng)又稱經(jīng)皮治療系統(tǒng)，是指藥物以一定的速率通過皮膚經(jīng)毛細(xì)血管吸 收進(jìn)入體循環(huán)而產(chǎn)生藥效的一類制劑。與傳統(tǒng)的給藥方式相比，經(jīng)皮給藥有許多優(yōu)點可產(chǎn) 生持久、恒定和可控的血藥濃度，使因為體內(nèi)新陳代謝迅速而半衰期很短的藥物活性明顯 提高，避免了肝臟的首過效應(yīng)與胃腸道因素的干擾，將毒副作用降到最?。痪哂袩o痛、無創(chuàng) 或微創(chuàng)性，患者可自己用藥，也可隨時中斷給藥，使用方便。雖然經(jīng)皮給藥非常誘人，但是當(dāng) 前進(jìn)入世界經(jīng)皮給藥市場的藥物只有二十種左右，這主要是因為皮膚角質(zhì)層的阻擋作用導(dǎo) 致絕大多數(shù)藥物的經(jīng)皮滲透速度太低，不能滿足治療的需要?，F(xiàn)在能夠經(jīng)皮給藥的藥物受 至IJ許多限制，例如分子量小于500D、高脂溶性、熔點小于150°C、治療劑量小于20毫克/日 等，高分子以及極性藥物難以實現(xiàn)被動經(jīng)皮給藥。為了增加皮膚的滲透性，人們采用了化學(xué)促滲劑、離子電滲法和電致孔法等多種 方法。這些方法對所傳輸?shù)乃幬锒即嬖诓煌潭鹊木窒扌裕行┛赡苓€會引起較大的毒副 作用。1998年，美國Prausnitz-教授課題組首次將微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制備的微型實 心硅針陣列用于經(jīng)皮給藥領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)其可以將生物高分子模型藥物鈣黃綠素的經(jīng)皮滲透性 提高4個數(shù)量級，從此在國際上掀起了微針經(jīng)皮給藥研究的浪潮。采用MEMS技術(shù)可以低成 本、大批量制造出短小而鋒利的微針陣列，通過按壓施針的方式能夠瞬間在皮膚角質(zhì)層和 表皮層產(chǎn)生大量微米量級大小的孔道來明顯提高藥物的滲透性，理論上應(yīng)該適用于包括生 物大分子藥物在內(nèi)的任何藥物而不受分子量大小、藥物極性、熔點等的限制。由于微針給藥 部位在體表并沒有觸及神經(jīng)組織和血管，因此不會產(chǎn)生疼痛和出血現(xiàn)象；采用微針給藥不 需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，使用靈活方便，可隨時中斷給藥，所以更容易被患者所接受。與經(jīng)皮給藥同理，由于角質(zhì)層的阻擋作用，采用一般傳統(tǒng)的方法使用美容護(hù)膚品， 其中的絕大部分活性養(yǎng)分難以進(jìn)入活性表皮層和真皮層，所以美容效果并不顯著。如果將 表面涂敷有美容護(hù)膚品的微針陣列刺入皮膚，或微針陣列刺入皮膚后移開再涂敷美容護(hù)膚 品，均會明顯提高活性養(yǎng)分穿越角質(zhì)層進(jìn)入表皮層及真皮層細(xì)胞的滲透能力，從而顯著提 高美容養(yǎng)顏效果。[0006]微針有實心針和空心針兩種類型。在使用過程中，對于實心微針通常采用如下兩 種給藥方式1)先將微針陣列刺入皮膚形成孔洞，再將含藥貼劑敷在治療部位上；2)在微 針陣列表面涂覆藥物后，刺入皮膚持續(xù)釋藥。對于空心微針通常是采用微注射的形式輸送 藥物，適用于液態(tài)和治療劑量要求更大的藥物。要求微針結(jié)構(gòu)堅固，使用過程中不易斷裂、 刺入力小、無痛、微創(chuàng)。制造微針的材料有聚合物、單晶硅和金屬等?，F(xiàn)有聚合物微針存在的一個突出問 題是材料強度不夠，不易刺穿皮膚的角質(zhì)層。單晶硅材質(zhì)堅硬、易脆斷，雖然有文獻(xiàn)報道其 具有較好的生物兼容性，但現(xiàn)在還不屬于常規(guī)的醫(yī)用材料，是否能夠適用于生物醫(yī)藥方面 還有待進(jìn)一步考證。金屬用于制造針灸針或注射針頭已有千百年歷史，其使用的安全性毋 庸置疑。目前，國內(nèi)外已經(jīng)報道了一些實心金屬微針陣列芯片結(jié)構(gòu)及其制造方法，這些技術(shù) 都是在一塊金屬上形成各種形狀的微針陣列和垂直于其的基板，制備方法包括以下幾種 1)采用化學(xué)腐蝕或激光切割等方式切割金屬板并在其上形成各種平面微針圖形，然后利用 沖壓等方法將這些平面微針翹起并最終與該金屬板垂直；2)對金屬板表面進(jìn)行選擇性的 電解或電化學(xué)腐蝕以形成凸起的微針。但是，采用金屬基板的微針陣列芯片不易貼合皮膚 的形狀，使用感覺不夠舒適、方便。

實用新型內(nèi)容本實用新型的一個目的是提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中不足之處的微針陣列柔 性芯片。為達(dá)到上述目的，提供一種依照本實用新型實施方式的微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)， 包括柔性襯底，以及兩個或兩個以上、按一定間距排列于所述柔性襯底上的微針，所述微針 包括針桿和位于針桿頂端的針尖，所述微針通過針桿的下部固定在所述柔性襯底上。優(yōu)選地，微針的針桿為圓柱體或圓錐體。優(yōu)選地，所述微針的針尖為圓錐形、棱錐形或楔形。優(yōu)選地，所述針尖具有與柔性襯底平行或傾斜一定角度的上表面，所述上表面為 橢圓形平面。優(yōu)選地，所述橢圓形平面上具有若干凹坑。優(yōu)選地，所述針尖的橢圓形平面至少被切去一段圓弧面使其存在更多的棱角。優(yōu)選地，所述柔性襯底包括疊加在一起的上層襯底和下層襯底，所述微針的下部 沿一定角度穿透所述上層襯底。優(yōu)選地，所述上層襯底和下層襯底之間設(shè)置有若干針座，所述微針的下部通過針 座固定在所述柔性襯底上，所述每個針座固定一個或一個以上微針。優(yōu)選地，所述微針的下部與所述柔性襯底所呈的角度為15° -90°。優(yōu)選地，所述微針的上部與所述柔性襯底所呈的角度為15° -160°。優(yōu)選地，所述微針采用的材料是金屬或合金，可以是鈦、銅、鋁、鐵、鎳、鎢、不銹鋼、 鈦合金、鋁合金、鎳合金、銅合金或其他金屬或合金中的任意一種。優(yōu)選地，所述微針的表面光滑或者具有溝槽或凹坑。優(yōu)選地，微針表面覆蓋有一層或若干層介質(zhì)材料薄膜或金、鈦、鎳、鉬薄膜或其他金屬或合金薄膜。[0022]優(yōu)選地，所述微針的針尖曲率半徑或等效曲率半徑為Inm-SOOym，針桿外徑為 5 μ m-800 μ m,高度為 10 μ m-9000 μ m。優(yōu)選地，所述柔性襯底由純棉纖維或彈性纖維的織布或無紡布、皮革或人造革、橡 膠、乳膠、硅橡膠、塑料、聚合物中的一種或幾種分層組合而成，各層之間通過熔合、鍵合、粘 結(jié)劑、防滲劑或固定結(jié)構(gòu)連接。優(yōu)選地，所述上層襯底和下層襯底的厚度均為1 μ m-8000 μ m。優(yōu)選地，所述針座采用的材料是金 屬或合金、樹脂、塑料、橡膠、乳膠、硅橡膠或聚 合物中的一種或幾種的結(jié)合。優(yōu)選地，所述針座厚度為0. 1 μ m-5000 μ m。本實用新型的另一個目的是提供一種微針陣列柔性芯片的制備方法。本實用新型還提供一種經(jīng)皮給藥貼片，所述經(jīng)皮給藥貼片包括微針陣列柔性芯 片，以及覆蓋于所述微針陣列柔性芯片之上的經(jīng)皮貼劑，所述經(jīng)皮貼劑含有一種或多種藥 物或美容護(hù)膚品。優(yōu)選地，所述經(jīng)皮貼劑還包括橡膠基質(zhì)、壓敏膠基質(zhì)、水凝膠基質(zhì)或其他膠基質(zhì)中 的一種或幾種。優(yōu)選地，在所述經(jīng)皮給藥貼片邊緣的微針陣列柔性芯片的柔性襯底上表面凸出有 不高于微針高度的柔性或彈性防滲墊圈。優(yōu)選地，所述防滲墊圈的制作材料為純棉纖維或彈性纖維的織布或無紡布、皮革 或人造革、橡膠、硅橡膠、乳膠、溶膠、凝膠、塑料、聚合物中的一種或幾種。優(yōu)選地，在所述經(jīng)皮給藥貼片的微針一側(cè)表面覆蓋有防粘層以保護(hù)微針和貼劑。優(yōu)選地，在所述經(jīng)皮給藥貼片上分布有通孔區(qū)和/或無針區(qū)，所述通孔區(qū)和無針 區(qū)分別為圓形或橢圓形或多邊形或其他與施用部位配合的特殊形狀。優(yōu)選地，在通孔區(qū)或無針區(qū)的邊緣貼片上設(shè)置有柔性或彈性防滲墊圈，其材料為 純棉纖維或彈性纖維的織布或無紡布、皮革或人造革、橡膠或硅橡膠、乳膠、溶膠、凝膠、塑 料、聚合物中的任意一種。本實用新型采用目前常規(guī)的醫(yī)用材料制造基于金屬微針陣列柔性芯片的柔性經(jīng) 皮給藥貼片、美容貼片，通過微針陣列與柔性襯底的有機結(jié)合能夠使藥物或美容護(hù)膚品迅 速通過角質(zhì)層進(jìn)入表皮層及真皮層，從而明顯提高藥效或美容養(yǎng)顏效果，并利用成熟的加 工工藝實現(xiàn)其低成本、高成品率、高重復(fù)性的批量制造；由于采用的柔性襯底易與皮膚共 形，使用起來感覺更為舒適、方便；微針結(jié)構(gòu)堅固、針尖鋒利、便于穿刺；陣列中的微針一致 性好，使用時無痛感、不見血，使用后微創(chuàng)的皮膚會迅速自愈，安全可靠；可以避免或減小化 學(xué)促滲劑的使用，不僅可以顯著提高現(xiàn)有藥物的經(jīng)皮滲透率，還可以擴展適用藥物的種類， 開發(fā)出更多藥物和化妝品的經(jīng)皮輸運產(chǎn)品。

圖1為本實用新型實施例中圓錐形針垂直于柔性襯底的一種微針陣列柔性芯片 結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例中圓錐形針垂直于柔性襯底的另一種微針陣列柔性芯 片結(jié)構(gòu)示意圖；[0038]圖3為本實用新型實施例中圓柱形針垂直于柔性襯底的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型實施例中針尖的橢圓形平面與柔性襯底平行的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型實施例中針尖的橢圓形平面傾斜于柔性襯底的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型實施例中針尖的橢圓形平面與柔性襯底平行且存在棱角的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型實施例中針尖的橢圓形平面傾斜于柔性襯底且存在棱角的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型實施例中上部針桿和下部針桿均垂直于柔性襯底的一種微針 陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖9為本實用新型實施例中針桿上部和下部分別相對于柔性襯底傾斜的一種微 針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖10為本實用新型實施例中上部針桿和下部針桿均垂直于柔性襯底且每根針具 有一個針座的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖11為本實用新型實施例中上部針桿和下部針桿均垂直于柔性襯底且每兩根針 共享一個針座的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖12為本實用新型實施例中針桿的上部和下部分別相對于柔性襯底傾斜且每根 針具有一個針座的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖13A 圖13D為本實用新型實施例中一種有針座的微針陣列柔性芯片的制備工 藝流程示意圖；圖14A 圖14F為本實用新型實施例中一種無針座但需選擇性腐蝕制造針尖的微 針陣列柔性芯片的制備工藝流程示意圖；圖15為本實用新型實施例中一種具有柔性防滲墊圈的微針經(jīng)皮給藥貼片或美容 貼片的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖16為本實用新型實施例中一種基于微針陣列柔性芯片的經(jīng)皮給藥貼片或美容 貼片結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本實用新型實施例中一種基于微針陣列柔性芯片且具有柔性防滲墊圈的 經(jīng)皮給藥貼片或美容貼片結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本實用新型實施例中一種基于微針陣列柔性芯片且具有內(nèi)外柔性防滲墊 圈、中間有通孔的經(jīng)皮給藥貼片或美容貼片結(jié)構(gòu)示意圖；圖19為本實用新型實施例中一種基于微針陣列柔性芯片且具有內(nèi)外柔性防滲墊 圈、中間無通孔的經(jīng)皮給藥貼片或美容貼片結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1 柔性襯底；2 微針；3 針桿；4 針尖；5 上層襯底；6 下層襯底；7 上表 面；8 棱角；9 凹坑；10 針座；11 掩蔽膜；12 防滲墊圈。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。實施例1圖1-圖12示出了本實用新型所提供的微針陣列柔性芯片，所述微針陣列柔性芯 片包括柔性襯底1和排列于所述柔性襯底1上的若干微針2，所述若干微針2按一定間距組 成微針陣列，所述微針2包括針桿3和位于針桿3頂端的針尖4，所述微針2通過針桿3的 下部固定在所述柔性襯底1上。所述柔性襯底1可以包括疊加在一起的上層襯底5和下層 襯底6，所述微針2的下部至少穿透所述上層襯底5。所述微針2可以垂直于所述柔性襯底 1布置，也可以傾斜一定角度布置于所述柔性襯底1上，所述角度優(yōu)選15° -90°。圖1和圖2分別為本實用新型實施例中圓錐形針垂直于柔性襯底的一種微針陣列 柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實用新型實施例中圓柱形針垂直于柔性襯底的一種微針陣 列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖。優(yōu)選地，所述柔性襯底由純棉纖維或彈性纖維的織布或無紡布、皮 革或人造革、橡膠、乳膠、硅橡膠、塑料、聚合物中的一種或幾種分層組合而成，各層之間通 過熔合、鍵合、粘結(jié)劑、防滲劑或固定結(jié)構(gòu)連接。優(yōu)選地，所述上層襯底和下層襯底的厚度均 % 1 μ m-8000 μ m。所述微針2的針尖4可為各種帶有尖部的立體形狀，優(yōu)選圓錐形、棱錐形或楔形， 所述針尖4具有與所述柔性襯底1平行或傾斜一定角度的上表面7，所述上表面7為橢圓 形平面，或?qū)υ摍E圓形平面進(jìn)一步處理而使其存在更多棱角8和/或凹坑9。圖4為本實 用新型實施例中針尖4的橢圓形平面與柔性襯底1平行的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意 圖；圖5為本實用新型實施例中針尖4的橢圓形平面傾斜于柔性襯底1的一種微針陣列柔 性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型實施例中針尖4的橢圓形平面存在棱角且與柔性襯 底1平行的微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型實施例中針尖4的橢圓形平 面存在棱角且傾斜于柔性襯底1的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)示意圖。其中，橢圓形平面 相對于柔性襯底的傾斜角度優(yōu)選范圍為0° -90°。優(yōu)選地，針桿3的上部和下部可以分別向柔性襯底1傾斜各自的設(shè)定角度。所述 針桿3的下部與所述柔性襯底1所呈的角度優(yōu)選15° -90°，所述針桿3的上部與所述柔 性襯底1所呈的角度優(yōu)選45° -135°。圖8為本實用新型實施例中針桿3的上部和下部 均垂直于柔性襯底1的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖9為本實用新型實施例中針 桿3的上部和下部分別相對于柔性襯底1傾斜的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖。優(yōu)選地，所述上層襯底5和下層襯底6之間設(shè)置有若干針座10，所述針桿3的下部 通過針座10固定在所述柔性襯底1上，所述每個針座10固定一個或一個以上微針2。優(yōu) 選地，所述針座厚度為0. 1 μ m-5000 μ m。優(yōu)選地，所述針座采用金屬或合金、樹脂、塑料、橡 膠、硅橡膠或聚合物中的一種或幾種的結(jié)合。圖10為本實用新型實施例中針桿3的上部和 下部均垂直于柔性襯底且每根微針2具有一個針座的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖11為本實用新型實施例中針桿3的上部和下部針桿均垂直于柔性襯底1且每兩根微針 2共享一個針座10的一種微針陣列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖；圖12為本實用新型實施例中針 桿的上部和下部分別相對于柔性襯底1傾斜且每根微針2具有一個針座10的一種微針陣 列柔性芯片結(jié)構(gòu)剖視圖。優(yōu)選地，所述微針采用金屬或合金，例如鈦、不銹鋼、鈦合金、鋁合金、銅合金、鎢中 的任意一種。所述微針的表面光滑或者具有溝槽或凹坑。微針表面可以覆蓋有一層或若干層介質(zhì)材料薄膜或金屬薄膜，所述金屬薄膜優(yōu)選金、鈦、鎳、鉬薄膜。所述微針的針尖曲率半 徑或等效曲率半徑為lnm-800 μ m，針桿外徑為5 μ m-800 μ m,高度為10 μ m-9000 μ m。根據(jù)針尖是否存在含橢圓形平面的上表面7和柔性襯底內(nèi)有無針座10可以粗略 分為非橢圓針尖且無針座的微針陣列柔性芯片、非橢圓針尖且有針座的微針陣列柔性芯片、橢圓針尖且無針座的微針陣列柔性芯片、橢圓針尖且有針座的微針陣列柔性芯片。下面 詳述這四種微針陣列柔性芯片的結(jié)構(gòu)及其制備方法。1)非橢圓針尖且無針座微針陣列柔性芯片本實施例中，微針2的針桿3的上部和下部與柔性襯底的夾角分別為15° -160° 和15° -90°，所述微針2為圓柱體或圓錐體。微針2的針尖4為圓錐形或棱錐形或楔形； 柔性襯底1由上層襯底5和下層襯底6組合而成；微針通過下部針桿3固定在柔性襯底上。上述芯片的制備方法包括步驟Si，將具有圓錐形或棱錐形或楔形針尖4的金屬針垂直或沿一定角度傾斜穿透上 層柔性襯底5 ；S2，切斷金屬針后形成微針陣列柔性芯片雛形；S3，將下層襯底6與上層襯底5進(jìn)行粘接；S4,當(dāng)設(shè)計的針桿3的上部和下部存在不同的夾角時，可利用擋板推動針桿3的上 部進(jìn)一步調(diào)整微針傾斜角度。2)非橢圓針尖且有針座的微針陣列柔性芯片本實施例中，針桿3的上部和下部與柔性襯底1的夾角分別為15° -160°和 15° -90°，所述微針2為圓柱體或圓錐體。微針2的針尖4為圓錐形或棱錐形或楔形；柔 性襯底由上層襯底5和下層襯底6組合而成，其間嵌入著針座10陣列；微針2通過針桿3 的下部和針座10固定在柔性襯底1上。上述芯片的制備方法包括步驟Si，將具有圓錐形或棱錐形或楔形針尖4的金屬針垂直或沿一定角度傾斜穿透上 層襯底5 ；S2，切斷金屬針后形成微針陣列柔性芯片雛形；S3，在金屬針的斷口處利用圖形轉(zhuǎn)移或絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作出針座10陣列；S4，將下層襯底6與上層襯底5、針座7進(jìn)行粘接；S5，當(dāng)設(shè)計的針桿3的上部和下部存在不同的夾角時，可利用擋板推動針桿3的上 部進(jìn)一步調(diào)整微針2的傾斜角度。3)橢圓針尖且無針座的微針陣列柔性芯片本實施例中，針桿3的上部和下部與柔性襯底1的夾角分別為15° -160°和 15° -90°，所述微針2為圓柱體或圓錐體。針尖4上表面為與柔性襯底平行或傾斜設(shè)定銳 角的橢圓形平面7 ；或該平面7至少被去除一段圓弧面使其存在更多的棱角8，在橢圓形平 面中間也可以同時被去除一部分形成凹坑9。柔性襯底1由上層柔性襯底5和下層柔性襯 底6組合而成；微針2通過針桿3的下部固定在柔性襯底1上。上述芯片的制備方法包括步驟Si，將圓柱形或圓錐形金屬棒沿一定角度傾斜穿透上層襯底5 ；S2，沿與上層襯底5平行的方向分別在上層襯底5的上方和下方切斷金屬棒并對斷口研磨拋光形成針尖4上的橢圓形平面7 ；或進(jìn)一步在柔性襯底1的上方一側(cè)涂覆掩蔽 膜，利用圖形轉(zhuǎn)移或絲網(wǎng)印刷技術(shù)在金屬棒的一端形成設(shè)計的掩蔽膜圖案；化學(xué)或電化學(xué) 腐蝕未被掩蔽膜保護(hù)的金屬棒，形成所需的針頭后去除掩蔽膜，制備出具有更多棱角8和 凹坑9的針尖4 ；S3，將下層襯底6與上層襯底5進(jìn)行粘接；S4，當(dāng)設(shè)計的針桿3的上部和下部存在不同的夾角時，可利用擋板推動上部進(jìn)一 步調(diào)整微針2的傾斜角度。4)橢圓針尖且有針座的微針陣列柔性芯片本實施例中，針桿3的上部和下部與柔性襯底1的夾角分別為15° -160°和 15° -90°，所述微針2為圓柱體或圓錐體。一種微針2的針尖4上表面為與柔性襯底1平 行或傾斜設(shè)定銳角的橢圓形平面7 ；或該平面至少被去除一段圓弧面使其存在更多的棱角 8，在橢圓形平面中間也可以同時被去除一部分形成凹坑9。柔性襯底1由上層襯底5和下 層襯底6組合而成，其間嵌入著針座10的陣列；微針2通過針桿3的下部和針座10固定在 柔性襯底1上。上述芯片的制備方法包括步驟Si，將圓柱形或圓錐形金屬棒沿一定角度傾斜穿透上層襯底5 ；S2，沿與襯底平行的方向分別在襯底的上方和下方切斷金屬棒并對斷口研磨拋光 形成針尖4上的上表面(橢圓形平面)7 ；或進(jìn)一步在柔性襯底1的上方一側(cè)制備掩蔽膜， 利用圖形轉(zhuǎn)移或絲網(wǎng)印刷技術(shù)在金屬棒的一端形成設(shè)計的掩蔽膜圖案；化學(xué)或電化學(xué)腐蝕 未被掩蔽膜保護(hù)的金屬棒，形成所需的針尖后去除掩蔽膜，制備出具有更多棱角8和凹坑9 的針尖4 ；S3，在上層襯底5下方金屬棒的斷口處利用圖形轉(zhuǎn)移或絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作出針座 10陣列；S4，將下層襯底6與上層襯底5、針座10進(jìn)行粘接；S5，當(dāng)設(shè)計的針桿3的上部和下部存在不同的夾角時，可利用擋板推動針桿3的上 部進(jìn)一步調(diào)整微針2的傾斜角度。為了便于說明，上面只是粗略劃分出了四種制造微針陣列柔性芯片的方法。如果 采用合適的掩蔽膜圖案，利用制備橢圓針尖柔性芯片的方法也能夠制備出非橢圓針尖柔性芯片。制造柔性襯底采用的材料為柔性或彈性材料，可以是純棉纖維或彈性纖維的織布 或無紡布、皮革或人造革、橡膠、乳膠、硅橡膠、塑料、聚合物，由其中一種材料分層組合而成 或由其中幾種材料分層組合而成，各層之間有粘結(jié)劑或防滲劑或固定結(jié)構(gòu)。以下是不銹鋼微針陣列柔性芯片的幾種制造方法A.在通孔陣列模具的每個孔中插入一根外徑為150微米的不銹鋼針，將這些不銹 鋼針垂直穿透一塊無紡布5后，用切割機在距離該布約Imm處切斷這些不銹鋼針。采用絲 網(wǎng)印刷的方法在不銹鋼針斷口處涂覆環(huán)氧樹脂固化后形成針座10陣列，最后將另一塊無 紡布6和上述無紡布5、針座10進(jìn)行粘接，從而形成不銹鋼微針陣列柔性芯片。B.在通孔陣列模具的每個孔中插入一根外徑為150微米的不銹鋼絲棒，然后將這些絲棒沿一定角度穿透厚度約為Imm的上層襯底(硅橡膠層)5。采用切割機切斷這些絲棒，并將斷口表面沿與襯底平行或傾斜的方向研磨拋光形成具有橢圓形平面的針尖4，如圖 13A所示。在零下100°C冷凍后，利用擋板推動針桿的上部可以進(jìn)一步調(diào)整微針傾斜角度， 如圖13B所示。采用絲網(wǎng)印刷的方法在針桿下部斷口處涂覆環(huán)氧樹脂固化后形成針座10陣 列，如圖13C所示。最后將另一塊下層襯底(硅橡膠層)6和上述上層襯底(硅橡膠層)5、 針座10進(jìn)行粘接，如圖13D所示，從而形成不銹鋼微針陣列柔性芯片。C.在通孔陣列模具的每個孔中插入一根外徑為150微米的不銹鋼絲棒，然后將這 些絲棒沿一定角度穿透厚度約為Imm的上層襯底(硅橡膠層)5。采用切割機切斷這些絲 棒，并將斷口表面沿與襯底平行或傾斜的方向研磨拋光形成具有橢圓形平面的針尖4，如圖 14A所示。在上述芯片的絲棒陣列一側(cè)涂覆一層如圖14B所示的光刻膠作為掩蔽膜11，并利 用常規(guī)微電子工藝中的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)對掩蔽膜11進(jìn)行選擇性的曝光和顯影，從而在針尖 4的橢圓形平面上形成設(shè)計的掩蔽膜圖形，如圖14C所示。利用掩蔽膜10對芯片上的絲棒 進(jìn)行選擇性的化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，從而在針尖4的橢圓形平面上形成具有棱角的針尖4和 凹坑9。使用的化學(xué)腐蝕液是波美度為35 45的三氯化鐵溶液，腐蝕時間為20 60min。 電化學(xué)腐蝕時，需將芯片襯底的微針陣列一側(cè)浸入電化學(xué)腐蝕液中，該腐蝕液包含16
氯化鐵IOOOmLU IOvol %鹽酸，1 IOvol %硝酸、0. 1 0. 5胃1%重鉻酸鉀；將 芯片襯底的另一側(cè)浸入包含有0. 1 0. 5wt% NaCl的導(dǎo)電水溶液中；上述兩個溶液中都接 入石墨電極，其間加5 25伏直流電壓，首先在腐蝕液的電極中接正電位2 10分鐘，然后 將其接負(fù)電位20 50分鐘。采用丙酮去除掩蔽膜后如圖14D所示，再將芯片浸入不銹鋼 化學(xué)拋光液或電化學(xué)拋光液中進(jìn)行拋光2 10分鐘?；瘜W(xué)拋光液中包含80 120g/L鹽 酸、50 60g/L硝酸和150 200g/L磷酸。電化學(xué)拋光液中包含600mL/L磷酸和300mL/L 硫酸。電化學(xué)拋光時，需將芯片襯底的微針陣列一側(cè)浸入接有鉛正電極的電化學(xué)拋光液中， 芯片襯底的另一側(cè)浸入接有鉛負(fù)電極的0. 1 0. 5wt% NaCl導(dǎo)電水溶液中，在兩電極間加 8 IOV直流電壓。在零下100°C冷凍后，利用擋板推動針桿3的上部可以進(jìn)一步調(diào)整微針 2的傾斜角度，如圖14E所示。最后將另一塊下層襯底(硅橡膠層)6和上述上層襯底(硅 橡膠層)5進(jìn)行粘接，如圖14F所示，從而形成不銹鋼微針陣列柔性芯片。實施例2該實施例提供一種基于金屬微針陣列柔性芯片的經(jīng)皮給藥貼片或美容貼片，它由 金屬微針陣列柔性芯片和應(yīng)用其表面上的經(jīng)皮給藥貼劑或美容貼劑組成。其中，經(jīng)皮給藥 貼劑或美容貼劑由一層或多層包含一種或多種物質(zhì)的薄膜構(gòu)成；所述物質(zhì)中至少包含有一 種具有治療、診斷或預(yù)防作用的藥物或具有護(hù)膚、養(yǎng)顏、美白作用的美容護(hù)膚品，所述物質(zhì) 中還可以包含有橡膠基質(zhì)或壓敏膠基質(zhì)或水凝膠基質(zhì)或其它新型貼劑膠黏劑材料；所述物 質(zhì)為固體、液體、微粒、軟膏、硬膏、乳膏、膠體、溶膠、凝膠或其中幾種的混合體。只有液體或 軟膏的時候，可以直接將浸潤液體和軟膏的微針貼片覆在皮膚上，該貼片與其中液體或軟 膏平時可密封在一個小塑料袋子里備用；或先將液體或軟膏涂覆在皮膚上后，再覆上微針 貼片，平時貼劑與貼片可分開密封儲存?zhèn)溆?。在貼片邊緣的柔性芯片襯底上凸出有不高于 微針高度的如圖15、圖17所示的柔性或彈性防滲墊圈12，其材料為純棉纖維或彈性纖維的 織布或無紡布、皮革或人造革、橡膠或硅橡膠、乳膠、溶膠、凝膠、塑料、聚合物。另外，在經(jīng)皮 給藥貼片或美容貼片的微針一側(cè)表面可以覆蓋有一層防粘紙或其它防粘層材料以保護(hù)微 針和貼劑，在將貼片施用于皮膚時可以將其剝離。貼片為圓形或橢圓形或多邊形或其它所需形狀，比如與施用部位相配合的形狀。貼片上分布有圓形或橢圓形或多邊形或其它形狀 的通孔區(qū)或通孔陣列區(qū)；或貼片上的微針陣列柔性襯底表面分布有圓形或橢圓形或多邊形 或其它形狀的無針區(qū)或無針陣列區(qū)；或貼片上同時分布有上述通孔區(qū)和無針區(qū)。在通孔區(qū) 和無針區(qū)的邊緣貼片上可以有柔性或彈性防滲墊圈12，如圖18、19所示。在貼片的無針區(qū) 內(nèi)外可以分別涂覆有相同或不同材料與功能的經(jīng)皮給藥貼劑或美容貼劑。下面介紹基于微針陣列柔性芯片的經(jīng)皮給藥貼片、美容貼片的制備方法。所述方 法采用粘接、熔合、鍵合或其它方法在柔性芯片襯底的邊緣制備出凸出的柔性或彈性防滲 墊圈。通過浸沾、涂覆、物理性或化學(xué)性淀積或其它方法在微針陣列甚至柔性襯底和防滲墊 圈上覆蓋經(jīng)皮給藥貼劑或美容貼劑；在給藥貼片或美容貼片的微針一側(cè)覆蓋一層防粘紙或 其它防粘層材料以保護(hù)微針和貼劑，在使用時可以很容易將其與貼片剝離。本實用新型采用目前常規(guī)的醫(yī)用材料制造基于金屬微針陣列柔性芯片的柔性經(jīng) 皮給藥貼片、美容貼片，通過微針陣列與柔性襯底的有機結(jié)合能夠使藥物或美容護(hù)膚品迅 速通過角質(zhì)層進(jìn)入表皮層及真皮層，從而明顯提高藥效或美容養(yǎng)顏效果，并利用成熟的加 工工藝實現(xiàn)其低成本、高成品率、高重復(fù)性的批量制造；由于采用的柔性襯底易與皮膚共 形，使用起來感覺更為舒適、方便；微針結(jié)構(gòu)堅固、針尖鋒利、便于穿刺；陣列中的微針一致 性好，使用時無痛感、不見血，使用后微創(chuàng)的皮膚會迅速自愈，安全可靠；可以避免或減小化 學(xué)促滲劑的使用，不僅可以顯著提高現(xiàn)有藥物的經(jīng)皮滲透率，還可以擴展適用藥物的種類， 開發(fā)出更多藥物和化妝品的經(jīng)皮輸運產(chǎn)品。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改 進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述芯片包括柔性襯底，以及兩個或兩個以上、按一定間距排列于所述柔性襯底上的微針，所述微針包括針桿和位于針桿頂端的針尖，所述微針通過針桿的下部固定在所述柔性襯底上。
2.如權(quán)利要求1所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針的針桿為圓柱體或 圓錐體。
3.如權(quán)利要求2所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針的針尖為圓錐形、棱 錐形或楔形。
4.如權(quán)利要求2所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述針尖具有與柔性襯底平 行或傾斜的上表面，所述上表面為橢圓形平面。
5.如權(quán)利要求4所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述橢圓形平面上具有若干 凹坑。
6.如權(quán)利要求4或5所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述針尖的橢圓形平面至 少被切去一段圓弧面使其存在更多的棱角。
7.如權(quán)利要求1所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述柔性襯底包括疊加在一 起的上層襯底和下層襯底，所述微針的下部沿一定角度穿透所述上層襯底。
8.如權(quán)利要求7所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述上層襯底和下層襯底之 間設(shè)置有若干針座，所述微針的下部通過針座固定在所述柔性襯底上，所述每個針座固定 一個或一個以上微針。
9.如權(quán)利要求7或8所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針的下部與所述柔 性襯底所呈的角度為15° -90°。
10.如權(quán)利要求7或8所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針的上部與所述 柔性襯底所呈的角度為15° -160°。
11.如權(quán)利要求10所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針的表面光滑或者 具有溝槽或凹坑。
12.如權(quán)利要求1或11所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針表面覆蓋有一 層或若干層薄膜，所述薄膜包括介質(zhì)材料薄膜或金、鈦、鎳、鉬金屬或其合金薄膜。
13.如權(quán)利要求1或10所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述微針的針尖曲率半 徑或等效曲率半徑為lnm-800 μ m，針桿外徑為5 μ m-800 μ m,高度為10 μ m-9000 μ m。
14.如權(quán)利要求1所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述柔性襯底包括由純棉纖 維或彈性纖維的織布或無紡布、皮革或人造革、橡膠、乳膠、硅橡膠、塑料、聚合物中的一種 或幾種分層組合而成，各層之間通過熔合、鍵合、粘結(jié)劑、防滲劑或固定結(jié)構(gòu)連接。
15.如權(quán)利要求7所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述上層襯底和下層襯底的 J^&^^J 1 μ m-8000 μ m。
16.如權(quán)利要求8所述的微針陣列柔性芯片，其特征在于，所述針座厚度為 0.1 μ m-5000μ m。
17.一種經(jīng)皮給藥貼片，其特征在于，所述經(jīng)皮給藥貼片包括微針陣列柔性芯片，以及 覆蓋于所述微針陣列柔性芯片之上的經(jīng)皮貼劑，所述經(jīng)皮貼劑含有一種或多種藥物或美容 護(hù)膚品。
18.如權(quán)利要求17所述的經(jīng)皮給藥貼片，其特征在于，在所述經(jīng)皮給藥貼片邊緣的微針陣列柔性芯片的柔性襯底上表面凸出有不高于微針高度的柔性或彈性防滲墊圈。
19.如權(quán)利要求17或18所述的經(jīng)皮給藥貼片，其特征在于，在所述經(jīng)皮給藥貼片的微 針一側(cè)表面覆蓋有防粘層以保護(hù)微針和貼劑。
20.如權(quán)利要求17或18所述的經(jīng)皮給藥貼片，其特征在于，在所述經(jīng)皮給藥貼片上分 布有通孔區(qū)和/或無針區(qū)，所述通孔區(qū)和無針區(qū)的形狀包括圓形、橢圓形或多邊形。
21.如權(quán)利要求20所述的經(jīng)皮給藥貼片，其特征在于，在通孔區(qū)或無針區(qū)的邊緣貼片 上設(shè)置有柔性或彈性防滲墊圈，其材料包括純棉纖維或彈性纖維的織布或無紡布、皮革或 人造革、橡膠或硅橡膠、乳膠、溶膠、凝膠、塑料、聚合物中的任意一種。
專利摘要本實用新型公開了一種微針陣列柔性芯片，其包括柔性襯底，以及兩個或兩個以上、按一定間距排列于所述柔性襯底上的微針，所述微針包括針桿和位于針桿頂端的針尖，所述微針通過針桿的下部固定在所述柔性襯底上。本實用新型通過微針陣列與柔性襯底的有機結(jié)合能夠使藥物或美容護(hù)膚品迅速通過角質(zhì)層進(jìn)入表皮層及真皮層，從而明顯提高藥效或美容養(yǎng)顏效果，并利用成熟的加工工藝實現(xiàn)其低成本、高成品率、高重復(fù)性的批量制造。
文檔編號A61M37/00GK201564970SQ20092011057
公開日2010年9月1日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者岳瑞峰, 王燕 申請人:清華大學(xué)