本發(fā)明屬于微納米電子制造技術領域，涉及生物醫(yī)藥材料，具體涉及一種金屬微針及其制備方法。

背景技術：

微針（microneedles）一般是指通過微細加工工藝制作的，尺寸在微米級，直徑在30～80微米，長度在100微米以上呈針狀的結構，材料可以是硅、聚合物、金屬等。微針在生物醫(yī)學領域有廣泛的應用，例如用于生物醫(yī)學測量系統(tǒng)，藥物傳輸系統(tǒng)及微量采樣分析系統(tǒng)等。微針不但體積微小，而且性能上具有常規(guī)方法所不能比擬的特性，如精細、無痛、高效、便利。這極大促進了生物醫(yī)學的發(fā)展，使該領域的儀器更具人性化。

人體皮膚的結構，人體的外層皮膚由外向內(nèi)依次是角質(zhì)層，表皮層和真皮層。角質(zhì)層的厚度在10～15微米，是死去細胞的組織，是液體的屏障，具有電絕緣性。下面是表皮（50～100微米），包括活細胞，但繞開了血管，幾乎不包括神經(jīng)，這層皮膚是相當于電解液的導電組織。再深層，真皮形成了皮膚大部分的體積，它不但包括活細胞，而且包括神經(jīng)和血管。這樣，微針刺穿皮膚10～15微米，而且小于50～100微米的深度可以提供穿過角質(zhì)層的傳送通道，達到導電組織，而且不至于刺深到深層組織的神經(jīng)而感到痛覺。

雖然現(xiàn)代生物醫(yī)藥技術已經(jīng)生產(chǎn)出極有效和成熟的藥物，但是許多藥物的有效傳輸受到目前傳送技術的限制。如口服藥物主要的問題在于胃腸道中藥物的降解作用和通過肝臟藥物的排出；另一種藥物通過靜脈注射，在一些非醫(yī)療場所不好使用，且藥效不好維持和釋放，還有痛感。通過皮膚傳送藥物是一種新型的藥物傳送方法。由于皮膚極差的藥物滲透性，本發(fā)明的微針可以有效提供藥物分子的傳輸，實現(xiàn)高效無痛投藥。微針陣列刺穿皮膚，創(chuàng)造了通過角質(zhì)層傳輸藥物的導管，一旦藥物穿過角質(zhì)層，它就通過深層組織迅速擴散并被下面的毛細血管吸收形成投藥系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種金屬微針，該微針具有足夠的硬度，能有效刺穿皮膚角質(zhì)層，并且針尖銳利，刺穿皮膚無痛感，對皮膚損傷小、修復快，利于大分子進入皮下吸收。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：

一種金屬微針包括金屬基座，所述金屬基座上設有多根金屬針柱，每根所述金屬針柱均所述金屬基座垂直設置，且每根所述金屬針柱的端部均設有金屬針尖，所述金屬基座、每個所述金屬針尖和每根所述金屬針柱均由惰性金屬制成。

優(yōu)選方式為，所述金屬基座的厚度為20～3000微米。

優(yōu)選方式為，所有所述金屬針柱均勻分布設置在所述金屬基座上，且每個所述金屬針尖均為棱錐結構。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種金屬微針的制備方法，該方法能夠得到金屬微針，而且成本低，工藝簡單。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：

一種金屬微針的制備方法，包括以下步驟:

s10:選擇合適晶向的硅基板，清洗干凈；

s20:在所述硅基板上沉積sio2形成sio2掩膜層，利用微納米光刻工藝在所述sio2掩膜層上做sio2孔洞掩膜保護圖形；

s30:利用硅各相異性腐蝕液在所述sio2掩膜層保護圖形下腐蝕所述硅基板，得到下凹棱錐結構；

s40:利用厚膠光刻工藝，在所述下凹棱錐結構上套刻，形成厚膠電鍍圖層；

s50：在所述厚膠電鍍圖層上蒸鍍一層金屬導電層；

s60：利用電鍍工藝在所述金屬導電層上再鍍金屬層；

s70：再多次蒸鍍金屬層及電鍍直至得到一定厚度的金屬微針圖形層；

s80：利用硅腐蝕液，腐蝕背面的所述硅基板，得到具有結構的金屬微針。

優(yōu)選方式為，所述步驟s10中所述硅基板的為110晶向的單晶硅。

優(yōu)選方式為，所述步驟s20中在所述硅基板上利用pecvd沉積一層厚度100～5000nm的sio2薄膜,形成所述sio2掩膜層。

優(yōu)選方式為，所述步驟s20中在所述sio2薄膜上制作sio2轉移圖形，利用boe腐蝕sio2薄膜，去掉所述sio2轉移圖形，制得圖形尺寸為10～1000微米的sio2孔洞掩膜保護圖形。

優(yōu)選方式為，所述步驟s30中利用koh、ipa和h2o混合液腐蝕所述硅基板。

優(yōu)選方式為，所述步驟s60中在cro3/h2so4/h2o電解液上，利用pb/sn合金為陽極材料，電鍍一層鉻。

優(yōu)選方式為，在所述步驟s80之前，還利用koh/ipa/h2o硅腐蝕液去除所述硅基板。

采用上述技術方案后，本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明的金屬微針及其制備方法，其中金屬微針包括金屬基座，該金屬基座上設有多根金屬針柱，每根金屬針柱均金屬基座垂直設置，且每根金屬針柱的端部均設有金屬針尖，并且金屬基座、每個金屬針尖和每根金屬針柱均由惰性金屬制成，使本發(fā)明的金屬微針具有足夠的硬度，能有效刺穿皮膚角質(zhì)層，并且針尖銳利，刺穿皮膚無痛感，對皮膚損傷小、修復快，利于大分子進入皮下吸收。其中制備方法包括以下步驟，先選取硅基板，在硅基板上制出下凹棱錐結構，在下凹棱錐結構上制出厚膠電鍍圖層，在厚膠電鍍圖層上蒸鍍金屬導電層和電鍍層得到金屬微針圖形層，最后進行去硅基板處理得到金屬微針。采用本發(fā)明的制備方法能夠得到上述金屬微針，而且本制備方法成本低，工藝簡單。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的金屬微針的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的金屬微針制備的工藝流程圖；

圖中：1—硅基板、2—下凹棱錐結構、3—厚膠電鍍圖形、4—金屬微針圖形層、5—金屬微針、50—金屬針尖、51—金屬針柱、51—金屬基座。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種金屬微針包括金屬基座51，金屬基座51上設有多根金屬針柱51，每根金屬針柱51均金屬基座52垂直設置，且每根金屬針柱51的端部均設有金屬針尖50，金屬基座52、每個金屬針尖50和每根金屬針柱51均由惰性金屬制成。

本實施例的金屬基座52的厚度為20～3000微米，所有金屬針柱51均勻分布設置在金屬基座52上，且每個金屬針尖50均為棱錐結構，使針尖銳利。

因本發(fā)明的金屬微針其金屬基座52、金屬針柱51和金屬針尖50均是由惰性金屬制成，使其具有足夠的硬度。同時因每個金屬針尖50均與一金屬針柱51連接，使其具有足夠的結構強度。因此本發(fā)明的金屬微針5能有效刺穿皮膚角質(zhì)層，并且針尖銳利，刺穿皮膚無痛感，對皮膚損傷小、修復快，利于大分子進入皮下吸收。

如圖2所示，一種金屬微針的制備方法，包括以下步驟:

選擇合適晶向的硅基板1，清洗干凈。

在硅基板1上沉積sio2形成sio2掩膜層，利用微納米光刻工藝在sio2掩膜層上做sio2孔洞掩膜保護圖形。

利用硅各相異性腐蝕液在所述sio2掩膜層保護圖形下腐蝕硅基板1，得到下凹棱錐結構2。

利用厚膠光刻工藝，在下凹棱錐結構2上套刻。

在厚膠電鍍圖層上蒸鍍一層金屬導電層。

利用電鍍工藝在金屬導電層上再鍍金屬層。

再多次蒸鍍金屬層及電鍍直至得到金屬微針圖形層。

利用硅腐蝕液，腐蝕背面的所述硅基板1，得到具有結構的金屬微針5。

舉例，具體工藝情況：

1、選擇110晶向的單晶硅作為硅基板1，清洗干凈。

2、在硅基板1上利用pecvd沉積一層厚度100～5000納米sio2薄膜。

3、在sio2薄膜上制備sio2轉移圖形，并利用boe腐蝕sio2，然后去掉sio2轉移圖形，制備圖形尺寸10～1000微米sio2孔洞掩膜保護圖形。

4、利用koh/ipa/h2o混合液，其中koh質(zhì)量分數(shù)在10～80%，ipa質(zhì)量分數(shù)5～20%，h2o質(zhì)量分數(shù)在5～60%，溫度在45～80℃直徑各向異性腐蝕的硅基板1，然后去掉多余sio2薄膜保護層，制備得下凹棱錐結構2的圖形。

5、然后在硅基板1上制備一層電鍍保護層，使用厚膠光刻工藝，制備20～300微米厚的厚膠電鍍圖形3。

6、蒸鍍一層含有惰性金屬層，包括金、鉑、銀等。

7、在cro3/h2so4/h2o電解液上，利用pb/sn合金為陽極材料，電鍍一層鉻。

8、多次蒸鍍惰性金屬層和電鍍鉻，制備一定厚度的金屬微針圖形層4。

9、利用koh/ipa/h2o硅腐蝕液去除硅基板1。

10、清洗后制備得一定結構的金屬微針5。

采用本發(fā)明的制備方法得到的微針具有足夠的硬度，能有效刺穿皮膚角質(zhì)層，并且針尖銳利，刺穿皮膚無痛感，對皮膚損傷小、修復快，利于大分子進入皮下吸收。微針陣列刺穿皮膚，創(chuàng)造了通過角質(zhì)層傳輸藥物的導管，一旦藥物穿過角質(zhì)層，它就通過深層組織迅速擴散并被下面的毛細血管吸收形成投藥系統(tǒng)。

以上所述本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同一種微針圖形及其制備方法結構的改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。