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방법 논문

마이크로니들용 마스터 몰드 제작, 마이크론 크기의 공기 통풍구 구멍

1.2K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/69679

⸱

2025년 12월 5일

 ,  ,  ,  , 
1Department of Digital Anti-Aging Health Care, Inje University, 2Department of Biomedical Engineering, Inje University

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 글에서는 점성 폴리머 주조 중 공기 고립을 방지하는 공기 통풍구가 있는 마스터 몰드를 제작하는 독특한 방법을 소개하며, 날카로운 팁을 가진 젤라틴 마이크로니들 제작을 가능하게 합니다. 고점도 젤라틴의 주조량을 줄이면 얇은 벽의 속이 빈 피라미드 마이크로니들도 제작할 수 있었습니다.

초록

마이크로니들(MN)은 피부 장벽을 최소 침습적으로 침투하여 약물을 전달할 수 있는 새로운 약물 전달 시스템입니다. 주사보다 통증이 적고 사용이 쉽기 때문에 화장품과 제약 분야에서 점점 더 많은 응용이 확대되고 있습니다. 기존 MN 제작은 마스터 몰드를 만들고 그 몰드 내에서 MN을 생산하는 과정을 포함합니다. 마스터 몰드를 제작하는 주요 방법으로는 마이크로 전기기계 시스템 공정, 금속 가공, 3D 프린팅이 있습니다. 하지만 이러한 방법으로 제작된 마스터 몰드의 주요 약점은 MN을 만드는 데 사용되는 매우 점도가 높은 폴리머를 주조하는 과정에서 공기가 몰드 내부에 갇힐 수 있다는 점입니다. 그 결과 MN 팁이 완전히 형성되지 않을 수 있습니다. MN 어레이 제작에서는 MN 구조의 신뢰성이 저하될 수 있습니다. 본 연구는 마스터 몰드 끝에 미세한 공기 배출구(AVH)를 형성하는 공기 갇힘 해결책을 제안합니다. AVH는 공기가 빠져나가게 하되, 경화 과정에서 점성 유체가 새는 것을 막아줍니다. 기존 금속 가공이나 3D 프린팅 방법에는 해상도에 한계가 있어, AVH가 장착된 마스터 몰드를 만들기 위해 실리콘 마이크로가공이 사용되었습니다. 제작된 AVH의 측면 길이는 1.4에서 7.0 μm 사이였습니다. 이 몰드를 사용해 날카로운 끝을 가진 375μm 높이의 젤라틴 MN을 성공적으로 제작했습니다. 또한 젤라틴 도포 부피를 조절하여 두께 23 μm, 내부 공동체 부피 0.027 μL의 얇은 속이 빈 피라미드 MN도 제작되었습니다. AVH가 장착된 마스터 몰드는 수용성 및 수용성 MN을 모두 제작할 수 있어, 화용품 및 생의학 분야에 적용되는 차세대 고효율 약물 전달 시스템으로 활용될 수 있습니다.

서론

마이크로니들(MN)은 피부 장벽을 비침습적으로 침투하여 약물을 전달할 수 있는 새로운 약물 전달 시스템입니다. 이 방법은 경구 투여의 낮은 생체이용률과 주사 기반 투여의 통증 및 감염 위험을 극복합니다. 간단한 사용법과 높은 환자 순응률 덕분에 MN은 화장품2, 백신3, 바이오마커 모니터링4, 고분자 약물 전달5 분야에서 응용 분야가 확대되고 있습니다.

MN 제작 방법은 일반적으로 성형 기술을 포함합니다. MN을 주조하는 데 사용되는 몰드는 금속 가공7과 3D 프린팅8로 제작됩니다. 하지만 이러한 방법들의 한 가지 장애물은 비용이 많이 드는 장비와 시설이 필요하다는 점입니다. 더불어, 해상도 한계로 인해 MN으로 사용되는 피부 침투 구조를 생산하는 것이 어렵습니다. 또한, 매우 점성이 높은 재료가 생분해성 MN을 생산하는 데 사용됩니다 9,10. MN 재료를 몰드에 적용할 때, 몰드의 미세구조에 갇힌 공기가 MN 팁의 적절한 형성을 방해하고 MN 배열의 수율을 감소시킬 수 있습니다. 원심 주조12, 챔버를 이용한 진공 탈기, 몰드14의 친수성 표면 처리 등 이러한 문제를 해결하기 위한 연구들이 보고되었으며, 이들이 이 문제를 완화하는 것으로 보고되었습니다. 그럼에도 불구하고, 더 간단하고 효율적인 금형 기반 제작 공정이 여전히 필요합니다.

일반적으로 용해성 MN은 표적 화합물을 수용성 폴리머와 액체 형태로 혼합한 후 금형15에 주조하여 제조됩니다. 수용성 물질의 경우, 표적 화합물을 증류수에 녹여 용해성 폴리머와 혼합하는 간단한 절차로 제조가 비교적 간단합니다. 그러나 물에 불용성 물질의 경우, 이를 MN에 적재하기 위한 별도의 공정을 개발해야 합니다. 예를 들어, 불용성 약물을 물/에탄올 공용매에 용해하여 혼합한 후, 진공 농축, 여과, 동결 건조 전처리 과정을 거친 후, 용해성 폴리머 용액에 혼합하여 MNs17을 제조할 수 있습니다. 불용성 약물을 MN에 적재하는 이 과정은 복잡하고 시간이 많이 소요됩니다. 따라서 보다 효율적인 제조 공정과 순수 약물 적재량을 정확히 예측하는 방법을 개발할 필요가 있습니다. 약물 혼합형 외에도, 약물을 별도의 공간에 저장하는 MN을 제조하는 방법도 개발되어야 합니다.

위에서 언급한 두 가지 문제를 해결하기 위해, 본 연구는 점성 폴리머 주조 중 공기 포집을 방지하는 MN 생산용 실리콘 마스터 몰드를 제작하고 그 유용성을 검증했습니다. MN 제작을 위한 폴리머 주조 과정에서, 점성 폴리머가 몰드 캐비티를 채우면서 캐비티 내부의 잔류 공기가 자연스럽게 배출되어 캐비티가 완전히 채워집니다. 높은 점도로 인해 이 충전 과정은 폴리머가 몰드에서 흘러나오지 않는 상태로 멈춥니다. 이 과정을 통해 몰드 형상을 충실히 재현할 수 있고, 날카로운 팁을 가진 MN을 제작할 수 있습니다. 점성 폴리머의 부피가 몰드 내부 공동의 부피보다 작을 때, 점성 폴리머는 경사진 몰드 벽을 따라 공기 배출구 쪽으로 흐르며, 이로 인해 MN은 내부가 비어 있습니다. 그림 1 은 전통적인 몰드(1)를 이용한 전형적인 MN 제조 방법과 AVH 장착 마스터 몰드(2)의 핵심 개념을 설명합니다.

이 프로토콜은 실리콘 웨이퍼에 양면 식각을 적용하여 뒷면에 미세한 AVH가 있는 몰드를 제작했습니다. 진공 상태에서 고분자를 도포한 후, 점성 고분자가 몰드 공동을 채워 날카로운 끝을 가진 MN을 만듭니다. MN 재료의 분배 부피를 조절함으로써, 내부 내부가 채워진 표준 고체 MN을 제작하거나, 더 적은 부피를 분사할 경우 점성 폴리머가 금형 표면을 일정 두께로 코팅하고 내부는 빈 상태로 남기는 속이 빈 MN을 제작할 수 있습니다. 이는 다양한 MN 유형을 제작할 수 있는 다목적 공정을 제공합니다.

젤라틴은 높은 생체 적합성과 유리한 기계적 특성을 제공하며, 단백질 기반 생체재료로서 광범위한 가용성, 저비용, 수용성 및 생분해성을 제공하여 생의학 응용 및 용해성 또는 수소 형성 MN 시스템에 널리 사용되어 왔기 때문에 MN 제조의 매트릭스 재료로 선정되었습니다18,19. 이전 연구들은 젤라틴 기반 또는 젤라틴-메타크릴로일 MN이 구부림이나 파손 없이 피부를 침투할 수 있음을 보여주었으며, 이는 젤라틴 네트워크가 신뢰할 수 있는 피부 삽입을 위한 충분한 기계적 강도와 구조적 완전성을 제공함을 확인시켜 주었습니다20,21.

MN 제조에 사용되는 재료의 경우, 1g 젤라틴과 9mL 증류수를 혼합하여 10.31% (w/v) 젤라틴 용액을 준비했습니다. 문헌에 따르면, 25 °C에서 10% (w/v) 젤라틴 용액의 점도는 39.43-46.63 mPa·s22이며, 이 연구에서 사용된 10.31% (w/v) 젤라틴 용액과 10% (w/v) 기준 용액 간의 농도 차이는 0.31%이며, 두 값 모두 몰드 기반 MNs 제조에 성공적으로 사용된 수성 고분자 제형이 성공적으로 사용한 6.64-429 mPa·s 점도 범위 내에 속합니다23이는 현재 AVH 보조 몰드 충전 방식이 원칙적으로 점도가 이 범위 내에 있는 수용성 고분액에 적용 가능함을 나타냅니다.

통제된 주조를 통해 본 연구는 두 가지 유형의 MN을 제작 및 비교했으며, 다공성 MN과 기계적 강도 간의 균형을 보여 기계적 견고성을 저해하는 MN보다 이들을 선택했습니다.24: 높은 기계적 강도와 삽입 신뢰성을 보이며 우수한 피부 침투 효율을 가진 고체 MN입니다25그리고 내부 공동에 수분 불용성 약물을 저장할 수 있는 속이 빈 MN으로, 이후 약물 함유 고체 MN 설계로 전환할 때 높은 적용성을 제공합니다26. 약물이 바늘 재료와 혼합될 수 있을 때는 고체 MN이 적합하며, 속이 빈 MN은 혼합하기 어려운 용해도가 낮은 물질에 적합합니다.

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프로토콜

통제되고 깨끗한 환경에서 작업하고 시작 전 모든 장비를 보정하는 것이 필수적입니다. 각 단계마다 전용 도구를 사용하여 교차 오염을 방지하고, 지정된 베이킹 및 쿨다운 시간을 준수하며, 프로토콜 단계를 순서대로 따르는 것이 권장됩니다. 시약과 사용된 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.

1. 실리콘 마스터 몰드 제작

  1. 4인치, 두께 525 μm N형(100) 양면 연마(DSP) 실리콘 웨이퍼(H2SO4 + H2O2 = 4:1, 120 °C, 10분)에서 피라냐 클리닝을 수행합니다.
    주의: 피라냐 용액은 유기물과 격렬하게 반응하여 강한 열 방출과 가스 발생 위험이 있습니다. 항상 훈기 후드에서 산에 과산화수소를 천천히 섞고, 얼굴 보호대, 산성 저항 앞치마, 산 저항 장갑을 착용하세요. 사용 후에는 남은 용액과 산성 산화성 폐기물로 산성 배출 폐기물을 모두 산성 저항성 통기용기에 담아 세척하세요. 실험실에서 중화하지 마세요. 국가 실험실 폐기물 규정27에 따라 기관 EHS 유해 폐기물 프로그램을 통해 수거를 요청하세요.
  2. 1100 °C에서 90분간 건-습-건식 열 산화를 수행하여 ~0.6 μm 두께의 열산화층을 성장시킵니다(그림 2A).
  3. 전면 포토리소그래피: 웨이퍼 앞면에 다음 단계를 수행합니다.
    1. 스핀 코트 AZ GXR-601 포토레지스트(14 cP)를 3000rpm에서 35초간 발라. 그 후 90°C에서 1분간 소프트베이킹합니다.
    2. 마스크 얼라이너를 사용해 웨이퍼를 UV(365 nm, 10 mW/cm 2)에 5초간 노출한 후, 2.38% (w/w) TMAH 현상액으로 1-2분간 현상합니다.
      주의: TMAH는 피부를 통해 흡수되면 독성이 있습니다. 훈드 처리를 하고 이중 니트릴 장갑, 안전 고글, 앞치마를 착용하세요. 피부 접촉 시 즉시 물로 씻으세요. 사용 후에는 사용한 용액과 헹구기를 강한 알칼리성 4차 암모늄 폐기물로 전용 용기에 모으세요. 산이나 산화제와 섞지 마세요. 지정된 폐기물 처리 절차에 따라 EHS 수거 신청27.
    3. 웨이퍼를 100°C에서 2분간 강하게 구워요.
  4. 앞면 에칭:
    1. 패턴이 있는 웨이퍼를 ICP 식각실에 넣고 2-3분간 건조 식각을 수행하여 노출된 열산화물 층을 선택적으로 제거합니다.
      참고: 가스(CHF3/CF4)는 10/30 sccm, RF 전력은 50W(ICP 전원 900W), 압력은 3.8 mTorr로 설정하세요. 이 조건에서 산화물 부식 속도는 ~260 nm/min입니다.
    2. 웨이퍼를 챔버에서 꺼내고 PR 스트리퍼(아민 기반 용매, 60 °C로 10분간 정적 욕조에서 초음파 교반 없이 가열) (그림 2B)로 포토레지스트를 제거합니다.
    3. 30% KOH 용액(또는 20% TMAH 용액)을 에칭 배스에 부어 덮으세요.
    4. 식각 욕조를 일정 온도 욕조에 넣고 온도를 90°C로 설정하세요.
    5. 1시간 동안 예열한 후 뚜껑을 열고 실리콘 웨이퍼를 용액에 담근 후 부식을 시작합니다. 식각 속도는 ~0.85 μm/min입니다.
    6. 최소 440분 이상 식각한 후 실리콘 웨이퍼를 제거하고 물로 헹군습니다.
    7. 현미경으로 각각 표면을 검사하여 V자 홈이 형성되었는지 확인하세요. (그림 2C).
      주의: KOH는 강한 알칼리 에찬트로 피부와 눈에 심한 화상을 입힐 수 있습니다. 항상 연기막에서 근무하며 얼굴 보호대, 화학 안전 고글, 전신 화학물질 저항 장갑, 화학 앞치마를 착용하세요. 노출되면 즉시 최소 15분간 물로 세척하고 의료진의 진료를 받으세요. 사용 후에는 사용된 용액과 오염된 물질을 알칼리성 무기 유해 폐기물로 호환 가능한 용기에 수거하세요. 명확하게 라벨을 붙이고 EHS 유해 폐기물 프로그램을 통해 폐기물을 요청하세요.
      참고: 에칭 개구 크기는 530 μm × 530 μm이며, 자체 부식 정지 깊이는 375 μm입니다. 에칭이 이방성이기 때문에 그 깊이에서 자동으로 과정이 멈춥니다.
  5. 실리콘 웨이퍼에 피라냐 세척을 수행합니다.
  6. 1100 °C에서 90분간 열 습식 산화를 수행하여 새로운 열 산화물 층을 성장시킵니다.
  7. 뒷면 포토리소그래피: 웨이퍼 뒷면에서 1.3단계와 동일한 절차와 조건으로 포토레지스트 코팅, 노출, 현상, 베이킹을 수행합니다.
  8. 뒷면 산화물 패터닝: 버퍼 산화물 에칭(BOE)(HF:NH 4F = 1:7)을 수행하여 뒷면 산화물을 패터링한 후, 스트리퍼로 포토레지스트를 제거합니다(그림 2D).
    주의: BOE 용액에는 HF가 포함되어 있어 피부에 침투하여 조직 손상(괴사)과 저칼슘혈증을 유발할 수 있습니다. 항상 후드에서 작업하고, 니트릴 장갑 위에 HF 저항 장갑을 착용하세요. 사용 후에는 HF/BOE 폐기물로 명확히 표시된 HDPE 용기에 모든 HF 함유 액체와 고형물을 수집하세요. 칼슘 글루코네이트 젤을 가까이에 두고 지정된 폐기물프로토콜 27,28에 따라 즉시 EHS 수거를 요청하세요.
  9. BOE 에치 중에는 DI 워터 젖음 체크를 수행하여 에칭 종료 상태를 모니터링합니다.
    1. 열산화물의 BOE 식각 속도(110-120 nm/min)를 고려하여, 완성 시간이 가까워질수록 실리콘 웨이퍼를 잠시 탈이온수에 담근 후 제거하여 물방울의 습윤 현상을 관찰합니다.
    2. 산화물이 선택적으로 제거되었는지(물 습윤이 없음으로 표시됨)를 확인하여 열 산화물 제거가 완료되었음을 나타냅니다.
  10. 1.4단계와 동일한 조건에서 90 °C에서 ~180분 동안 백사이드 이방성 실리콘 식각을 수행합니다(그림 2E).
    참고: 웨이퍼 두께 허용 차가 ±25 μm인 경우, 약 150분(예: 현미경 사용)부터 관통구멍 형성 여부를 확인하여 에칭을 언제 중단할지 결정하세요.
  11. 백사이드 에칭이 완료된 후, 식각된 웨이퍼에 남아 있는 산화물을 제거하기 위해 BOE 딥을 수행합니다(그림 2F).
  12. DI 물 젖음 점검을 수행하고 모든 산화물이 제거되었는지 확인하세요("시트 제거" 효과 관찰).
  13. ICP 에처에 C4F8 플라즈마 증착(60 sccm, ICP 800 W, RF 10 W, 10 mTorr, 60 s, 정적 물 접촉각 ≥ 100°)을 사용하여 에칭된 실리콘 웨이퍼에 소수성 표면 처리를 수행합니다. 그 후 니켈 본드 다이아몬드 허브 블레이드(스핀들 30,000 rpm, 급수 50 mm/s, 노출 = 4× 블레이드 두께, DI-워터 냉각수 0.5 L/min)가 장착된 다이싱 쏘로 웨이퍼를 다듬습니다.
    참고: 소수성 플라즈마 처리는 실리콘 몰드 표면을 젖지 않게 하고, 경화된 폴리머 MN이 실리콘 구조에서 분리되는 것을 용이하게 합니다.

2. 폴리머 용액 준비

  1. 10mL 일회용 주사기를 사용해 50mL 원뿔형 원심분리기 튜브에 증류수 9mL를 추가하세요.
  2. S/T 스푼과 기름방지 종이를 사용해 정밀 저울에 젤라틴 가루 1g을 무게 재고 원뿔형 튜브에 옮깁니다.
    참고: 기름방지 종이에서 튜브로 젤라틴 가루를 옮길 때, 정전기로 인해 일부 가루가 종이에 달라붙어 1g 미만이 첨가될 수 있습니다. 전이사 전후의 종이 무게를 비교하고, 부족한 젤라틴 가루를 추가하세요.
  3. S/T 숟가락을 사용해 튜브 안의 젤라틴 덩어리를 시계 방향으로 5분간 저어 주며, 용액의 회전이 쏟아지지 않도록 주의하세요.
  4. 물 목욕에 증류수 4L를 채우세요.
  5. 수욕 온도를 60°C로 설정하고 목표 온도에 도달할 때까지 ~30분 정도 기다립니다.
  6. 젤라틴 용액이 담긴 튜브를 60°C 수조에 30분간 넣어 젤라틴을 녹입니다.
  7. 튜브를 제거하고 3,300rpm에서 1분간 소용돌이로 돌려 남은 젤라틴 입자를 완전히 흩뜨립니다.
  8. 사용 전 점도 변화나 겔화 현상을 방지하기 위해, 젤라틴 용액은 60°C의 수조에서 유지되며, 최종 부피 9.7 mL는 10.31% (w/v) 젤라틴 용액에 해당합니다.
    참고: 미네소타 제조에 사용하기 전에 젤라틴 용액을 최소 5시간 이상 60°C 수조에 보관하세요.

3. 고체 및 중공 MN의 제작

  1. 현미경 슬라이드 두 장(76mm × 26mm × 1mm)을 페트리 접시에 평평하게 놓고 7mm 간격으로 놓은 후 양면 비직포 테이프로 고정하세요.
  2. 제작된 실리콘 마스터 몰드를 두 개의 현미경 슬라이드 위에 올려놓고, 그 뒷면(AVH가 있는 쪽)은 아래를 향하게 합니다.
  3. AVH가 두 슬라이드 사이의 간극 위에 중앙에 오도록 몰드 위치를 조정하세요.
  4. 페트리 접시(실리콘 마스터 몰드와 함께)를 진공 건조기(약 260 mm × 260 mm × 100 mm 크기)의 중앙에 배치합니다.
  5. 1mL 일회용 주사기를 사용해 실리콘 마스터 몰드 중앙에 0.3mL의 메탄올을 발라.
    주의: 메탄올은 가연성, 휘발성 독성 용매입니다; 증기를 흡입하거나 피부를 흡수하면 시신경 손상, 실명 또는 전신 중독을 일으킬 수 있습니다. 항상 안전 고글, 페이스 쉴드, 이중 니트릴 장갑을 착용하고, 환기가 잘 되는 곳(가능하면 연기 후드)에서 다루세요. 사용 후에는 잔여 메탄올과 세척물을 가연성 유기 용매 폐기물로 수집하고, 밀폐된 호환 용기에 2차 격리가 적용됩니다. 국가 실험실 폐기물규칙 27에 따라 기관 EHS 유해 폐기물 프로그램을 통해 수거를 요청하세요.
  6. 주사기 끝을 몰드 표면을 따라 부드럽게 움직여 메탄올이 가장자리에 고르게 분포되도록 하세요.
    참고: 메탄올은 점도가 매우 낮습니다(~0.594 mPa·s), 약간의 교란도 곰팡이에서 흘러나올 수 있습니다. 넘치는 것을 막기 위해 주사기 끝에 메탄올을 적셔 정밀하게 적용하세요.
  7. 진공 건조기를 밀봉하고 진공 펌프를 사용해 -80 kPa 진공을 2분간 가하여 메탄올이 실리콘 마스터 몰드에 완전히 침투하도록 합니다.
  8. 메탄올 내 남은 기포를 제거하기 위해 진공을 해제하세요.
  9. 준비된 젤라틴 용액을 물조에서 제거하고, 클린룸 티슈로 튜브 외부의 물을 닦아내세요.
  10. 고체 MN의 경우, 20-200 μL 마이크로피펫을 사용해 실리콘 마스터 몰드 중앙에 100 μL의 젤라틴 용액을 분사합니다. 속이 빈 MN의 경우, 젤라틴 용액 40 μL을 투여합니다.
  11. 진공 건조기를 밀봉하고 -80 kPa를 2분간 적용하세요.
  12. 젤라틴 용액 내 남은 기포를 제거하기 위해 진공을 해제하세요.
  13. 페트리 접시를 수평으로 유지한 채 60°C 물에 2분간 담가세요.
    참고: 페트리 접시가 욕조의 물과 직접 접촉하지 않도록 주의하세요. 60 °C 환경은 용액의 점도를 낮추고, 욕조 내 100% 상대습도는 젤라틴이 건조해지는 것을 방지합니다.
  14. 페트리 접시를 수욕에서 꺼내고, 평평하게 유지하세요.
  15. 핀셋으로 젤라틴 용액 표면을 만지고 몰드 가장자리까지 고르게 펴 전체 몰드 표면에 얇은 용액층이 코팅되도록 하세요.
    참고: 용액이 너무 차가우면 점도가 높아서 핀셋에 달라붙어 늘어날 수 있습니다. 따라서 젤라틴 점도가 아직 낮을 때 60 °C 욕조에서 몰드를 제거한 직후 빠르게 용액을 펴 바르세요.
  16. 곰팡이를 수평으로 유지한 후 40°C의 오븐에 넣고 최소 4시간 말립니다.
  17. 완전히 마르면 실리콘 마스터 몰드와 MN 베이스 사이에 핀셋을 꽂고 조심스럽게 돌려 들어 올리고 탈몰하여 경화된 용해체 폴리머 MN을 얻습니다.

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결과

이 연구는 AVH가 있는 마스터 몰드를 도입하여 날카로운 팁을 가진 MN을 제작할 수 있게 하여 기존 마스터 몰드 사용과는 다른 변화를 보였습니다. 고정밀 실리콘 에칭을 사용하여 AVH가 장착된 마스터 몰드를 성공적으로 제작하고 MN을 생산했습니다. 제작된 실리콘 마스터 몰드는 현장 방출 주사 전자현미경(SEM)으로 영상화되었고, 제작된 MN은 디지털 현미경과 현장 방출 SEM 모두를 통해 관찰되었습니다.

그림 3은 실리콘 마스터 몰드의 배치와 실제 제작된 몰드의 AVH 및 SEM 이미지(상단 및 단면도 뷰)를 보여줍니다. 두께 525 μm의 4인치(100) 실리콘 웨이퍼가 사용되었으며, 에칭 개구는 530 μm였습니다. 그림 3B에 나타난 것처럼, V-홈이 몰드 팁 중앙에서 만나는 지점에서 AVH가 성공적으로 에칭되었습니다. 그림 3C...

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토론

이 연구는 AVH를 이용한 실리콘 마스터 몰드를 양면 에칭으로 제작하여 점성 폴리머로 채우는 동안 공기 고립을 방지하여, MN 끝까지 완전 채워져 날카롭고 균일한 MN을 형성할 수 있게 했습니다. 적절한 팁 형성의 핵심 요소는 백사이드 에칭에 의해 만들어지는 AVH 크기입니다. 실리콘 웨이퍼 두께의 변동(±25 μm)을 고려할 때, 백사이드 에칭 시간을 정확히 예측하기가 어렵습니다. 에칭이 너무 오래 진행되면 AVH 크기가 커져 MN 팁이 더 커집니다. 이로 인해 피부 침투 시 접촉 면적이 증가하고, 필요한 삽입력29가 증가하여 사용 시 통증을 유발할 수 있습니다. AVH가 완전히 열렸는지 확인하는 것은 현재 웨퍼를 에칭에서 분리해 세척한 뒤 현미경으로 확인하는 작업이 번거롭습니다. 우리 실험에서 백사이드 식각 속도는 150 μm 두께에 대해 ~0.85 μm/min(즉, 10분 동안 ~8.5 μm)였습니다. 웨이퍼 두께 허용오...

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감사의 글

이 작업은 한국 정부(과학정보통신부)가 지원하는 한국혁신기금(INNOPOLIS) 보조금(보조금 번호) NTIS-2710084968), 과학정보통신부(Ministry of Science and ICT)가 지원하는 연구개발성과상용기구(Commercialization Promotion Agency for R&D Outcomes, COMPA)에 의해 허가되었습니다(보조금 번호는 또한 대한민국 교육부와 경상남도정부가 지원하는 경상남 RISE 센터를 통한 지역 혁신 시스템 교육(RISE) 프로그램을 통해 홍보 마이크로니들 제조 기술의 지식재산 발전 및 상용화/산업화를 지원하고 있습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
클린룸 와이프아사히 카세이벰콧 M-325mm & 시간; 25mm
원뿔형 원심분리기 튜브코닝35207050 mL
절단 톱디스코DAD-3220스핀들 30,000 rpm, 급전 50 mm/s, 노출 = 4&배; 블레이드 두께, DI-워터 냉각수 0.5 L/분
디지털 현미경히록스KH-7700MXG-5040RZ 카메라 렌즈와 함께 사용됨
일회용 주사기한국 백신코박스-주사기1 mL & 10 mL
증류수삼춘 순수 화학000W0054
양면 비직포 테이프3MID-8370S두께 0.16 mm
장방출 SEM 히타치 하이테크S-4300SE
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