ייצור מערך microneedle פולימרית יתוגרפיה

המטרה הכוללת של הליך זה היא לייצר מערך מיקרו-מחטים פולימרי חד, שעשוי לספק יישומים פוטנציאליים באספקה ללא כאבים של חומרים טיפוליים מולקולריים ומקרומולקולריים נמוכים דרך העור. זה מושג על ידי ייצור מסכת צילום המורכבת מעדשות מיקרו משובצות באמצעות תחריט איזוטרופי מעוצב. השלב השני הוא לייצר פירי מיקרו-מחט על ידי הנחת מסכת הצילום המוטמעת מעל אמבטיה של תמיסת פרה-פולימר ומיקוד אור UV לתוך התמיסה דרך עדשות המיקרו המפלמרים את התמיסה החשופה.

השלב האחרון הוא לייצר את שכבת הגיבוי כדי לתמוך בפירי המיקרו-מחט. זה מושג על ידי הנחת האתר המחודד של מחטי המיקרו לתוך צלחת, ולאחר מכן הוספת תמיסת קדם-פולימר ופילמור התמיסה באור UV. בסופו של דבר, ניתן לצפות בתכונות האופייניות של המיקרו-מחטים, כולל אורך, קוטר וזווית הקודקוד, באמצעות מיקרוסקופ סטריאו.

היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו מיקרו דפוס, הוא שהיא מהירה יותר. זהו תהליך נטול עובש, והוא אינו דורש שימוש בטמפרטורה גבוהה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח במיקרו-ייצור, כמו שימוש בעדשת מיקרו כדי לשנות את נתיב אור ה-UV ותהליך הפילמור.

ניתן להשתמש בטכניקה זו לייצור מחטי מאקרו פולימריות, המשמשות להעברת תרופות דרך הפה, אם כי אנו רק מדגימים כיצד לייצר מחטים זעירות ריקות. ניתן להשתמש בטכניקה זו גם לייצור מחטים זעירות המובילות לתרופות. התחל לנקות פרוסת זכוכית בגודל 4 אינץ' על ידי טבילתה במיכל קוורץ מלא בתמיסת פיהא למשך 20 דקות בטמפרטורה של 120 מעלות צלזיוס.

לאחר מכן שוטפים את הוופל במים מזוקקים ומייבשים אותו באמצעות אוויר דחוס. בסיום מאייד הקרן האלקטרונית, הנח את הוופל במערך קודן ספין והוסף חמישה מיליליטר של התנגדות צילום למרכז הוופל. סובב את הוופל ב-3000 סל"ד למשך 30 שניות כדי לייצר שכבת עמידות לצילום בעובי של שני מיקרומטר.

לאחר מכן, אפו מראש את עמידות הצילום על פלטה חמה בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס למשך דקה וחצי, ולאחר מכן הניחו את מסכת הצילום הראשית והרקיק לתוך יישור מסכת הצילום, וחשפו את הוופל לאחר חשיפה קשה. אופים את התמונה, עמיד בחום של 120 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות על צלחת חמה. לאחר מכן חרטו את התבנית לתוך פרוסת הזכוכית באמצעות תמיסה של תחריטי כרום וזהב בטמפרטורת החדר למשך שעה, הניחו את פרוסת הזכוכית החרוטה על פלטה חמה בטמפרטורה של 110 מעלות צלזיוס והמיסו שעווה בצד הנגדי של פרוסת הזכוכית כך שכל פני השטח של הוופל יכוסו בשעווה.

הצמד זמנית את פרוסת הזכוכית לפרוסת סיליקון דמה על ידי הנחת פרוסת סיליקון במגע עם פרוסת הזכוכית ולחיצה חזקה כדי להסיר את עודפי השעווה. לאחר מכן, הכינו אמבט של 200 מיליליטר של 10 חלקים, 49% חומצה הידרופלואורית, וחלק אחד 37% חומצה הידרוכלורית במיכל פלסטיק עם ערבוב מגנטי. מוסיפים את הדגימה וחורטים את עדשות המיקרו בקצב של שבעה מיקרומטר לדקה למשך שמונה וחצי דקות תוך כדי ערבוב.

בסיום, נקו את הוופל באמצעות מים נטולי יונים וייבשו אותו בטמפרטורת החדר. לאחר הייבוש, הניחו את הוופל על פלטה חמה, שחוממה מראש ל-100 מעלות צלזיוס למשך 15 שניות. לאחר מכן הפרד את פרוסת הזכוכית מפרוסת הסיליקון הדמה.

הנח את פרוסת הזכוכית למיכל אולטראסוני המכיל n מתיל לפרון בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס והשתמש בשמש אולטראס למשך שעה אחת כדי להסיר את השעווה שנותרה, התנגדות הצילום ושכבות הכרום והזהב התלויות בשולי העדשות. ערמו שקופיות זכוכית משני צידי חלל בצורת מלבני כדי להגדיר את הגובה המרבי של המחטים. אבטח כל שכבה של מגלשת הזכוכית על ידי מריחת שכבה דקה של תמיסת קדם פולימר על שקופיות הזכוכית בין כל שכבה.

בסיום, הקרינו את ההתקנה באור אולטרה סגול בעוצמה גבוהה למשך שתי שניות כדי לקבע את השקופיות למקומן. לאחר מכן, מקם את מסכת הצילום כך שהמשטח המצופה זהב כרום פונה לחלק הפנימי של החלל. ודא שדפנות דפנות החלל אינן מסתירות.

העדשות המוטמעות במסכת הצילום. מלאו את החלל בתמיסת הקדם-פולימר עד שהמשטח המצופה זהב כרום בא במגע עם התמיסה ללא בועות גלויות. לאחר מכן הנח את ההתקנה בתחנת ריפוי UV והנח רדיומטר ליד ההתקנה כדי למדוד את עוצמת אור ה-UV.

הקרינו את המערך באור UV בעוצמה גבוהה בין 320 ל-500 ננומטר למשך שנייה אחת במרחק של 3.5 סנטימטרים ממקור ה-UV. לאחר חשיפה ל-UV, הסר את מסכת הצילום עם מערך המחטים המיקרו ושפך את תמיסת הקדם-פולימר העודפת בחזרה למיכל המקורי שלה לשימוש חוזר. כמת את האורך וקוטר הקצה של המיקרו-מחטים באמצעות מיקרוסקופ סטריאו באמצעות טכניקות סטנדרטיות עם מלקחיים.

הנח את מחטי המיקרו המחוברות למסכת הצילום לבאר של מחט צלחת 24 באר כלפי מעלה. הוסף 300 עד 400 מיקרוליטר מתמיסת הפולימר הקדם-פולימרי לבאר עד שהמחטים שקועות לגובה שכבת הגיבוי הרצויה. לאחר מכן, הקרינו את ההתקנה באור UV בעוצמה גבוהה בגודל 15.1 וואט לסנטימטר רבוע ממרחק של 10.5 סנטימטרים למשך שנייה אחת.

לאחר ששכבת הגיבוי התפלמרה, הפרד את שכבת הגיבוי על מערך המיקרו-מחטים ממסכת הצילום באמצעות להב חד. לאחר מכן כמת את קצה האורך, הקוטר וקוטר הבסיס של המיקרו-מחטים עם שכבת הגיבוי באמצעות מיקרוסקופ סטריאו. עוצמת ה-UV האפקטיבית על אורך המיקרו-מחט וקוטר הקצה נחקרה על ידי עוצמה משתנה של אור ה-UV מ-3.14 עד 15.1 וואט לסנטימטר רבוע באורך מוקד קבוע ומרחק מקור אור.

נמצא כי אורך המיקרו-מחט הממוצע וקוטר הקצה גדלו עם עלייה בעוצמה. מוצגות כאן ההשפעות של 300 מיקרוליטר לעומת 400 מיקרוליטר של חומר גיבוי על האורך הכולל של המחטים, כמו גם כוח השבר של המחטים כצפוי עם יותר חומר גיבוי, המחטים קצרות יותר בסך הכל, אך הן גם צוברות כוח שבר נוסף עקב התמיכה הנוספת. לאחר צפייה בסרטון זה, אני מקווה שיש לך הבנה טובה כיצד לייצר מחטי מאקרו פולימריות לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך חמש עד 10 דקות.

אם ההליך מבוצע בזהירות ומסכת הצילום מוכנה, אנא זכור כיצד משתמשים בחומרים אלה כגון חומצה הידרופלואורית ושוניות UV, ולכן יש ללבוש ציוד הגנה אישי בכל עת.