Полимерные микроиглы массив Изготовление по фотолитографии

Общая цель этой процедуры заключается в изготовлении острой полимерной микроиглы, которая может обеспечить потенциальное применение в безболезненной доставке низкомолекулярных и макромолекулярных терапевтических агентов через кожу. Это достигается путем изготовления фотошаблона, состоящего из встроенных микролинз с помощью узорчатого изотропного травления. Второй шаг заключается в изготовлении стержней микроигл путем помещения встроенной фотомаски над ванной с раствором предварительного полимера и фокусировки ультрафиолетового света в растворе через микролинзы, полимеризующие подвергнутый воздействию раствор

Последним этапом является изготовление опорного слоя для поддержки валов микроигл. Это достигается путем помещения заостренного участка микроигл вверх в пластину, а затем добавления раствора предварительного полимера и полимеризации раствора ультрафиолетовым светом. В конечном счете, характерные свойства микроигл, включая длину, диаметр и угол вершины, можно наблюдать с помощью стереомикроскопа.

Главное преимущество этой методики перед существующими методами вроде микролитья, заключается в том, что она быстрее. Это процесс без плесени и не требует использования высокой температуры. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы микропроизводства, такие как использование микролинз для изменения траектории ультрафиолетового излучения и процесс полимеризации.

Этот метод может быть использован для изготовления полимерных макроигл, которые используются для трансоральной доставки лекарств, хотя мы только демонстрируем, как изготавливать заготовки микроигл. Эта техника также может быть использована для изготовления микроигл, ведущих для лекарств. Начните очистку четырехдюймовой стеклянной пластины, погрузив ее в кварцевый резервуар, наполненный раствором Piha, на 20 минут при температуре 120 градусов Цельсия.

Затем промойте в дистиллированной воде и высушите ее с помощью сжатого воздуха. Когда закончите работу в электронно-лучевом испарителе, поместите пластину в спин-кодировщик и добавьте пять миллилитров фоторезиста в центр пластины. Вращайте пластину со скоростью 3000 об/мин в течение 30 секунд, чтобы получить слой фоторезиста толщиной два микрометра.

Далее предварительно запекаем фоторезист на горячей плите при температуре 100 градусов Цельсия в течение полутора минут, а затем помещаем мастер-фотомаску и в выравниватель фотомаски, а после сильного экспонирования выставляем. Выпекайте фоторезист при температуре 120 градусов Цельсия в течение 30 минут на горячей плите. Затем вытравить узор в стеклянную пластину с помощью раствора хрома и золота при комнатной температуре в течение одного часа, поместить вытравленную стеклянную пластину на горячую пластину при температуре 110 градусов Цельсия и расплавить воск на противоположной стороне стеклянной пластины так, чтобы вся поверхность пластины была покрыта воском.

Временно приклейте стеклянную пластину к фиктивной силиконовой пластине, поместив силиконовую пластину в контакт со стеклянной пластиной и сильно надавливая, чтобы удалить излишки воска. Далее приготовьте ванну объемом 200 миллилитров из 10 частей, 49% фтористоводородной кислоты и одной части 37% соляной кислоты в пластиковой емкости с магнитной мешалкой. Добавьте образец и протравите микролинзы со скоростью семь микрометров в минуту в течение восьми с половиной минут, помешивая.

Когда закончите, очистите пластину деионизированной водой и высушите ее при комнатной температуре. После высыхания поместите на горячую плиту, предварительно нагретую до 100 градусов Цельсия, в течение 15 секунд. Затем отделите стеклянную пластину от фиктивной силиконовой пластины.

Поместите стеклянную пластину в ультразвуковой резервуар, содержащий метил-перон при температуре 80 градусов Цельсия, и используйте ультрасозвездие в течение одного часа, чтобы удалить оставшийся воск, фоторезист и нависающие слои хрома и золота по краям линз. Укладывайте стеклянные направляющие по обе стороны полости прямоугольной формы, чтобы установить максимальную высоту микроигл. Закрепите каждый слой предметного стекла, нанеся тонкий слой раствора предварительного полимера на предметные стекла между каждым слоем.

Когда закончите, облучите установку ультрафиолетовым светом высокой интенсивности в течение двух секунд, чтобы зафиксировать слайды на месте. Затем расположите фотошаблон так, чтобы поверхность с хромовым золотым покрытием была обращена внутрь полости. Следите за тем, чтобы боковые стороны стенок полости не затеняли.

Линзы встроены в фотомаску. Заполните полость раствором предварительного полимера до тех пор, пока поверхность с хромовым и золотым покрытием не войдет в контакт с раствором без видимых пузырьков. Затем поместите установку на станцию УФ-отверждения и поместите рядом с ней радиометр для измерения интенсивности ультрафиолетового света.

Облучайте установку ультрафиолетовым излучением высокой интенсивности в диапазоне от 320 до 500 нанометров в течение одной секунды на расстоянии 3,5 сантиметра от источника ультрафиолетового излучения. После воздействия ультрафиолета снимите фотомаску с массивом микроигл и вылейте излишки раствора преполимера обратно в исходную емкость для повторного использования. Количественно измерьте длину и диаметр кончика микроигл с помощью стереомикроскопа с использованием стандартных методов с щипцами.

Поместите микроиглы, прикрепленные к фотомаске, в лунку 24-луночной пластины иглой вверх. Добавьте от 300 до 400 микролитров раствора предварительного полимера в лунку до тех пор, пока иглы не будут погружены до высоты желаемого слоя основы. Затем облучайте установку ультрафиолетовым излучением высокой интенсивности мощностью 15,1 Вт на квадратный сантиметр с расстояния 10,5 сантиметра в течение одной секунды.

После того, как подложка полимеризуется, отделите подложку на микроигольчатой решетке от фотомаски с помощью острого лезвия. Затем количественно определите длину наконечника, диаметр и диаметр основания микроигл с подкладочным слоем с помощью стереомикроскопа. Эффективная интенсивность ультрафиолетового излучения по длине микроиглы и диаметру кончика изучалась путем варьирования интенсивности ультрафиолетового излучения от 3,14 до 15,1 Вт на квадратный сантиметр при постоянном фокусном расстоянии и расстоянии от источника света.

Установлено, что средняя длина микроиглы и диаметр кончика увеличивались с увеличением интенсивности. Здесь показано влияние 300 микролитров по сравнению с 400 микролитрами основного материала на общую длину микроигл, а также на силу излома игл, как и ожидалось. Чем больше материала основы, тем короче иглы в целом, но они также получают дополнительную силу излома из-за дополнительной поддержки. После просмотра этого видео, я надеюсь, вы хорошо понимаете, как изготавливать полимерные макроиглы После освоения этой техники ее можно выполнить за пять-10 минут.

Если процедура выполнена аккуратно и фотомаска готова, пожалуйста, помните, как используются такие материалы, как фтористоводородная кислота и ультрафиолетовые рифы, поэтому средства индивидуальной защиты следует носить постоянно.