Fabrication polimérico matriz de microagujas por fotolitografía

El objetivo general de este procedimiento es fabricar una matriz de microagujas poliméricas afiladas, que puede proporcionar aplicaciones potenciales en la administración indolora de agentes terapéuticos de bajo peso molecular y macromolecular a través de la piel. Esto se logra fabricando primero una máscara fotográfica que consta de microlentes incrustadas a través de un grabado isotrópico estampado. El segundo paso es fabricar ejes de microagujas colocando la fotomáscara incrustada sobre un baño de solución de prepolímero y enfocando la luz ultravioleta en la solución a través de las microlentes que polimerizan la solución expuesta.

El paso final es fabricar la capa de soporte para soportar los ejes de las microagujas. Esto se logra colocando el sitio puntiagudo de las microagujas en una placa, luego agregando una solución de prepolímero y polimerizando la solución con luz ultravioleta. En última instancia, las propiedades características de las microagujas, incluida la longitud, el diámetro y el ángulo del ápice, se pueden observar utilizando un microscopio estereoscópico.

La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes como el micromoldeo, es que es más rápida. Es un proceso libre de moho y no requiere el uso de alta temperatura. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la microfabricación, como el uso de microlentes para modificar la trayectoria de la luz ultravioleta y el proceso de polimerización.

Esta técnica se puede utilizar para fabricar macroagujas poliméricas, que se utilizan para la administración transoral de fármacos, aunque solo estamos demostrando cómo fabricar microagujas en blanco. Esta técnica también se puede utilizar para fabricar microagujas que conducen a los fármacos. Comience a limpiar una oblea de vidrio de cuatro pulgadas sumergiéndola en un tanque de cuarzo lleno de solución de Piha durante 20 minutos a 120 grados centígrados.

A continuación, enjuague la oblea con agua destilada y séquela con aire comprimido. Cuando termine en el evaporador de haz de electrones, coloque la oblea en una configuración de codificador de espín y agregue cinco mililitros de una fotorresistencia al centro de la oblea. Gire la oblea a 3000 RPM durante 30 segundos para producir una capa fotorresistente de dos micrómetros de grosor.

A continuación, hornee previamente la fotorresistencia en una placa caliente a 100 grados centígrados durante un minuto y medio, y luego coloque la máscara fotográfica maestra y la oblea en el alineador de máscara fotográfica, y exponga la oblea una vez expuesta con fuerza. Hornee la fotoresistencia a 120 grados centígrados durante 30 minutos en un plato caliente. A continuación, graba el patrón en la oblea de vidrio utilizando una solución de grabados de cromo y oro a temperatura ambiente durante una hora, coloca la oblea de vidrio grabada en una placa caliente a 110 grados centígrados y derrite la cera en el lado opuesto de la oblea de vidrio para que toda la superficie de la oblea quede cubierta de cera.

Adhiera temporalmente la oblea de vidrio a una oblea de silicona ficticia colocando una oblea de silicona en contacto con la oblea de vidrio y presionando firmemente para eliminar el exceso de cera. A continuación, prepare un baño de 200 mililitros de 10 partes, 49% de ácido fluorhídrico y una parte de 37% de ácido clorhídrico en un recipiente de plástico con agitación magnética. Agregue la muestra y grabe las microlentes a una velocidad de siete micrómetros por minuto durante ocho minutos y medio mientras revuelve.

Cuando termine, limpie la oblea con agua desionizada y séquela a temperatura ambiente. Una vez seca, coloque la oblea en una placa caliente, precalentada a 100 grados centígrados durante 15 segundos. A continuación, separe la oblea de vidrio de la oblea de silicona ficticia.

Coloque la oblea de vidrio en un tanque ultrasónico que contenga n metilo a Perone a 80 grados Celsius y use ultras sunation durante una hora para eliminar la cera restante, la fotorresistencia y las capas de cromo y oro que sobresalen en los bordes de las lentes. Apile portaobjetos de vidrio a ambos lados de una cavidad de forma rectangular para establecer la altura máxima de las microagujas. Asegure cada capa del portaobjetos de vidrio aplicando una capa delgada de solución de prepolímero sobre los portaobjetos de vidrio entre cada capa.

Cuando termine, irradie la configuración con una luz ultravioleta de alta intensidad durante dos segundos para fijar las diapositivas en su lugar. A continuación, coloque la fotomáscara de modo que la superficie recubierta de cromo y oro quede orientada hacia el interior de la cavidad. Asegúrese de que los lados de las paredes de la cavidad no se oscurezcan.

Las lentes incrustadas en la máscara fotográfica. Llene la cavidad con la solución de prepolímero hasta que la superficie recubierta de cromo y oro entre en contacto con la solución sin burbujas visibles. A continuación, coloque la instalación en una estación de curado UV y coloque un radiómetro junto a la instalación para medir la intensidad de la luz UV.

Irradie la configuración con luz UV de alta intensidad entre 320 y 500 nanómetros durante un segundo a una distancia de 3,5 centímetros de la fuente UV. Después de la exposición a los rayos UV, retire la fotomascarilla con la matriz de microagujas y vierta el exceso de solución de prepolímero en su recipiente original para su reutilización. Cuantifique la longitud y el diámetro de la punta de las microagujas utilizando un microscopio estereoscópico utilizando técnicas estándar con pinzas.

Coloque las microagujas conectadas a la fotomascarilla en un pocillo de una placa de 24 pocillos con la aguja hacia arriba. Agregue de 300 a 400 microlitros de la solución de prepolímero en el pocillo hasta que las agujas se sumerjan a la altura de la capa de respaldo deseada. A continuación, irradie la configuración con luz ultravioleta de alta intensidad que mida 15,1 vatios por centímetro cuadrado desde 10,5 centímetros de distancia durante un segundo.

Una vez que la capa de respaldo se haya polimerizado, separe la capa de respaldo en la matriz de microagujas de la máscara fotográfica con una cuchilla afilada. A continuación, cuantifique la longitud, la punta, el diámetro y el diámetro de la base de las microagujas con la capa de soporte utilizando un microscopio estereoscópico. La intensidad UV efectiva en la longitud de la microaguja y el diámetro de la punta se estudió variando la intensidad de la luz UV de 3,14 a 15,1 vatios por centímetro cuadrado a una distancia focal y una distancia de la fuente de luz constantes.

Se encontró que la longitud promedio de la microaguja y el diámetro de la punta aumentaron con el aumento de la intensidad. Aquí se muestran los efectos de 300 microlitros frente a 400 microlitros de material de respaldo en la longitud total de las microagujas, así como la fuerza de fractura de las agujas como se espera con más material de soporte, las agujas son más cortas en general, pero también ganan fuerza de fractura adicional debido al soporte adicional. Después de ver este video, espero que tenga una buena comprensión de cómo fabricar macroagujas poliméricas Una vez dominado, esta técnica se puede realizar en cinco a 10 minutos.

Si el procedimiento se realiza con cuidado y la fotomascarilla está lista, recuerde cómo se utilizan estos materiales como el ácido fluorhídrico y los arrecifes UV, por lo que se deben usar equipos de protección personal en todo momento.