聚合物微针阵列制造用光刻

该程序的总体目标是制造一个锋利的聚合物微针阵列，这可能为通过皮肤无痛输送低分子和大分子治疗剂提供潜在应用。这是通过首先通过图案各向同性蚀刻制造由嵌入式微透镜组成的光掩模来实现的。第二步是将嵌入式光掩模放在预聚物溶液浴上，并通过聚合暴露溶液的微透镜将紫外光聚焦到溶液中，从而制造微针轴。

最后一步是制造背衬层以支撑微针轴。这是通过将微针尖位点放入板中，然后添加预聚物溶液并用紫外光聚合溶液来实现的。最终，可以使用体视显微镜观察微针的特性，包括长度、直径和顶点角。

与微成型等现有方法相比，这种技术的主要优点是速度更快。它是无霉工艺，不需要高温使用。这种方法可以帮助回答微加工中的关键问题，例如使用微透镜来改变紫外光的路径和聚合过程。

该技术可用于制造聚合物大针，用于经口药物递送，尽管我们只演示了如何制造空白微针。该技术也可用于制造药物领先的微针。通过将 4 英寸玻璃晶片浸入装有 Piha 溶液的石英槽中，在 120 摄氏度下浸泡 20 分钟，开始清洁玻璃晶片。

然后用蒸馏水冲洗晶片并使用压缩空气干燥。在电子束蒸发器中完成后，将晶圆放入旋转编码器设置中，并在晶圆中心添加 5 毫升光刻胶。以 3000 RPM 的速度旋转晶圆 30 秒，以产生 2 微米厚的光刻胶层。

接下来，将光刻胶在 100 摄氏度的热板上预烤一分半钟，然后将母版光刻胶和晶圆放入光刻模对准器中，曝光后曝光后的晶圆。将光刻胶在 120 摄氏度下在热板上烘烤 30 分钟。然后在室温下使用铬和金蚀刻溶液将图案蚀刻到玻璃晶片中 1 小时，将蚀刻的玻璃晶片放在 110 摄氏度的热板上，并在玻璃晶片的另一侧熔化蜡，使晶片的整个表面都被蜡覆盖。

硅晶片与玻璃晶片接触，用力按压以去除多余的蜡，将玻璃晶片暂时粘合到虚拟硅晶片上。接下来，在磁力搅拌的塑料容器中准备一个 200 毫升的浴，其中包含 10 份、49% 氢氟酸和 1 份 37% 盐酸。加入样品，以每分钟 7 微米的速率蚀刻微透镜，同时搅拌 8 分半钟。

完成后，使用去离子水清洁晶片并在室温下干燥。干燥后，将晶圆放在热板上，预热至 100 摄氏度 15 秒。然后将玻璃晶片与虚拟硅晶片分离。

将玻璃晶圆放入 80 摄氏度的含有 n 甲基到 Perone 的超声波槽中，并使用紫外线清洗 1 小时以去除剩余的蜡、光刻胶以及镜片边缘悬垂的铬和金层。将载玻片堆叠在矩形腔体的任一侧，以设置微针的最大高度。通过在每层之间的载玻片上涂上一层薄薄的预聚物溶液来固定载玻片的每一层。

完成后，用高强度紫外线照射设置两秒钟，以将玻片固定到位。接下来，放置光掩模，使镀铬金的表面朝向腔体内部。确保型腔壁的侧面没有遮挡。

嵌入在照片蒙版中的镜头。用预聚物溶液填充型腔，直到铬金涂层表面与溶液接触，没有任何可见的气泡。然后将装置放入 UV 固化站中，并在装置旁边放置一个辐射计来测量 UV 光的强度。

用 320 到 500 纳米之间的高强度紫外光在距离紫外光源 3.5 厘米处照射装置一秒钟。紫外线照射后，用一系列微针取下光掩膜，然后将多余的预聚合物溶液倒回其原始容器中以供重复使用。使用带有镊子的标准技术，使用立体显微镜量化微针的长度和尖端直径。

将附着在光掩模上的微针放入 24 孔板针的孔中，针面朝上。向孔中加入 300 至 400 微升预聚物溶液，直到针头浸没到所需背衬层的高度。接下来，用 10.5 厘米外每平方厘米 15.1 瓦的高强度紫外线照射装置，持续一秒钟。

一旦背衬层聚合，使用锋利的刀片将微针阵列上的背衬层与光掩模分开。然后使用立体显微镜量化带有背衬层的微针的长度尖端、直径和基部直径。在恒定焦距和光源距离下，通过改变紫外线强度（每平方厘米 3.14 至 15.1 瓦）来研究微针长度和尖端直径上的有效紫外线强度。

结果发现，平均微针长度和尖端直径随着强度的增加而增加。这里显示的是 300 微升背衬材料与 400 微升背衬材料对微针总长度的影响，以及针的断裂力，正如预期的那样，背衬材料越多，刺针总体上更短，但由于额外的支撑，它们也获得了额外的断裂力。看完这个视频，希望你对如何制造聚合物大针有很好的了解一旦掌握，这项技术可以在 5 到 10 分钟内完成。

如果仔细执行程序并准备好光面具，请记住氢氟酸和紫外线礁石等材料的使用方式，因此应始终佩戴个人防护装备。