Polimérico Fabrication matriz Microneedle por fotolitografia

O objetivo geral deste procedimento é fabricar uma matriz de microagulhas poliméricas afiadas, que pode fornecer aplicações potenciais na entrega indolor de agentes terapêuticos de baixo peso molecular e macromolecular através da pele. Isso é feito primeiro fabricando uma máscara fotográfica que consiste em microlentes embutidas por meio de gravação isotrópica padronizada. O segundo passo é fabricar hastes de microagulhas colocando a máscara fotográfica embutida sobre um banho de solução pré-polimérica e focalizando a luz UV na solução através das microlentes polimerizando a solução exposta.

A etapa final é fabricar a camada de suporte para suportar as hastes das microagulhas. Isso é feito colocando o local pontiagudo das microagulhas em uma placa, adicionando uma solução de pré-polímero e polimerizando a solução com luz ultravioleta. Em última análise, as propriedades características das microagulhas, incluindo comprimento, diâmetro e ângulo do ápice, podem ser observadas usando um microscópio estéreo.

A principal vantagem desta técnica sobre os métodos existentes, como a micromoldagem, é que ela é mais rápida. É um processo livre de mofo e não requer o uso de alta temperatura. Este método pode ajudar a responder a questões-chave na microfabricação, como o uso de micro lentes para modificar o caminho da luz UV e o processo de polimerização.

Essa técnica pode ser usada para fabricar macroagulhas poliméricas, que são usadas para administração transoral de medicamentos, embora estejamos apenas demonstrando como fabricar microagulhas em branco. Esta técnica também pode ser usada para fabricar microagulhas líderes de drogas. Comece a limpar um wafer de vidro de quatro polegadas mergulhando-o em um tanque de quartzo cheio de solução de Piha por 20 minutos a 120 graus Celsius.

Em seguida, enxágue o wafer em água destilada e seque-o com ar comprimido. Quando terminar no evaporador de feixe eletrônico, coloque o wafer em uma configuração de codificador de rotação e adicione cinco mililitros de fotorresistência ao centro do wafer. Gire o wafer a 3000 RPMs por 30 segundos para produzir uma camada de fotorresistência de dois micrômetros de espessura.

Em seguida, pré-asse a fotorresiste em uma chapa quente a 100 graus Celsius por um minuto e meio e, em seguida, coloque a máscara fotográfica mestre e o wafer no alinhador da máscara fotográfica e exponha o wafer uma vez exposto com força. Asse o fotorresistor a 120 graus Celsius por 30 minutos em uma chapa quente. Em seguida, grave o padrão no wafer de vidro usando uma solução de cromo e gravuras de ouro em temperatura ambiente por uma hora, coloque o wafer de vidro gravado em uma placa quente a 110 graus Celsius e derreta a cera no lado oposto do wafer de vidro para que toda a superfície do wafer seja coberta com cera.

Amarre temporariamente o wafer de vidro a um wafer de silício fictício colocando um wafer de silício em contato com o wafer de vidro e pressionando firmemente para remover o excesso de cera. Em seguida, prepare um banho de 200 mililitros de 10 partes de ácido fluorídrico a 49% e uma parte de ácido clorídrico a 37% em um recipiente de plástico com agitação magnética. Adicione a amostra e grave as microlentes a uma taxa de sete micrômetros por minuto por oito minutos e meio enquanto mexe.

Quando terminar, limpe o wafer com água deionizada e seque-o em temperatura ambiente. Depois de seco, coloque o wafer em uma placa quente, pré-aquecido a 100 graus Celsius por 15 segundos. Em seguida, separe o wafer de vidro do wafer de silício fictício.

Coloque o wafer de vidro em um tanque ultrassônico contendo n metil a Perone a 80 graus Celsius e use ultrassunação por uma hora para remover a cera restante, a fotorresistência e as camadas de cromo e ouro salientes nas bordas das lentes. Empilhe lâminas de vidro em ambos os lados de uma cavidade retangular para definir a altura máxima das microagulhas. Prenda cada camada da lâmina de vidro aplicando uma fina camada de solução de pré-polímero nas lâminas de vidro entre cada camada.

Quando terminar, irradie a configuração com uma luz ultravioleta de alta intensidade por dois segundos para fixar os slides no lugar. Em seguida, posicione a máscara fotográfica de forma que a superfície revestida de ouro cromo fique voltada para o interior da cavidade. Certifique-se de que os lados das paredes da cavidade não estejam obscurecendo.

As lentes embutidas na máscara fotográfica. Encha a cavidade com a solução de pré-polímero até que a superfície revestida de ouro cromo entre em contato com a solução sem bolhas visíveis. Em seguida, coloque a configuração em uma estação de cura UV e coloque um radiômetro ao lado da configuração para medir a intensidade da luz UV.

Irradie a configuração com luz UV de alta intensidade entre 320 e 500 nanômetros por um segundo a uma distância de 3,5 centímetros da fonte UV. Após a exposição aos raios UV, remova a máscara fotográfica com o conjunto de microagulhas e despeje o excesso de solução de pré-polímero de volta em seu recipiente original para reutilização. Quantifique o comprimento e o diâmetro da ponta das microagulhas usando um microscópio estéreo usando técnicas padrão com fórceps.

Coloque as microagulhas presas à máscara fotográfica em um poço de uma agulha de placa de 24 poços com a agulha voltada para cima. Adicione 300 a 400 microlitros da solução de pré-polímero no poço até que as agulhas estejam submersas até a altura da camada de suporte desejada. Em seguida, irradie a configuração com luz UV de alta intensidade medindo 15,1 watts por centímetro quadrado a 10,5 centímetros de distância por um segundo.

Depois que a camada de suporte for polimerizada, separe a camada de suporte na matriz de microagulhas da máscara fotográfica usando uma lâmina afiada. Em seguida, quantifique o comprimento, a ponta, o diâmetro e o diâmetro da base das microagulhas com a camada de suporte usando um microscópio estéreo. A intensidade UV efetiva no comprimento da microagulha e no diâmetro da ponta foi estudada variando a intensidade da luz UV de 3,14 a 15,1 watts por centímetro quadrado a uma distância focal constante e distância da fonte de luz.

Verificou-se que o comprimento médio da microagulha e o diâmetro da ponta aumentaram com o aumento da intensidade. Aqui são mostrados os efeitos de 300 microlitros versus 400 microlitros de material de suporte no comprimento total das microagulhas, bem como a força de fratura das agulhas conforme esperado com mais material de suporte, as agulhas são mais curtas em geral, mas também ganham força de fratura adicional devido ao suporte extra. Depois de assistir a este vídeo, espero que você tenha uma boa compreensão de como fabricar agulhas macro poliméricas Uma vez dominada, essa técnica pode ser realizada em cinco a 10 minutos.

Se o procedimento for realizado com cuidado e a máscara fotográfica estiver pronta, lembre-se de como esses materiais, como ácido fluorídrico e os recifes UV, são usados, portanto, equipamentos de proteção individual devem ser usados o tempo todo.