纳米通道装置和相关方法制造方法及图纸

一种纳米通道递送装置及其制造和使用方法。所述纳米通道递送装置包含入口、出口和纳米通道。所述纳米通道可以定向为平行于该纳米通道递送装置的主平面。入口和出口可以与纳米通道直接流体相通。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年11月13号，申请号为200980154070X，专利技术题目为“纳米通道装置和相关方法”的分案申请。与相关申请的交叉参考本申请要求2008年11月14日提交的题为“Nanochanneled Device and Method of Use”的美国临时专利申请系列61/114,687和2009年4月13日提交的题为“Nanochanneled Device and Method of Use”的美国临时专利申请系列61/168，844的优先权，特别通过参考将它们的全部内容引入本文。背景信息本专利技术是在NASA颁发的合约NNJ06HE06A的政府支持下完成的。政府在本专利技术中具有一定的权利。在过去30年来，在治疗剂(例如药物)递送
已经取得了相当大的进展，使临床医学取得了很多突破。制造能以可控方式递送治疗剂的治疗剂递送装置仍然是一种挑战。对可植入性药物递送装置的主要要求之一是可控地释放从小药物分子到较大的生物学分子的治疗剂。特别需要的是达到符合零级动力学的连续被动性的药物释放性质，从而血流中药物的浓度在整个较长的递送期内都保持恒定。这些装置可以改善治疗效力，消除可能的威胁生命的副作用，改善患者的顺应性，减少健康护理人员的介入，减少住院时间并减少从定期给药向药物滥用的转变。纳米通道递送装置可以在药物递送产品中用于有效施用药物。此外，纳米通道递送装置可以用于需要随时间可控地释放药物的其他应用。简述本专利技术的实施方案包括一种在结构内部具有纳米通道的纳米通道递送装置，配置该装置以获得较高的机械强度和较高的流动速率。可以使用各种制造方案来形成所述纳米通道递送装置。所制造装置的实施方案的特征为水平的纳米通道设计(例如，纳米通道平行于该装置的主平面)，高的分子运输速率、高的机械强度、任选的多层设计、能够选择通道内层材料并可以选择透明的顶部封盖。基于硅微制造技术，可以精确地控制纳米通道区域以及附随的微通道区域的尺寸，因此在延长时间内提供了可预测的、可靠的、恒定的药物(或其他)分子释放速率。在一些实施方案中，所述纳米通道递送装置可以用于建立多层的纳米通道结构。多层纳米通道结构可以突破单层纳米通道递送装置或系统对释放速率范围的限制，允许较宽范围的预定多孔性，以使用任何优选的纳米通道尺寸来实现任意的释放速率。在一些实施方案中，所述纳米通道递送装置是由“三明治”式的材料制成的，包括较薄的顶层、水平的纳米通道和较厚的底部晶圆。较薄的顶层可以容纳微通道阵列，为分子扩散提供入口或出口。它也可通过提供通道的顶部表面而用作纳米通道的盖或上顶部。较厚的底部晶圆可以容纳微通道阵列，提供间接出口或入口。需要注意的是在下文中，入口是指底部晶圆，而出口是指顶层，但是在本专利技术中并不限于此。在一些实施方案中，通过牺牲层技术制造该纳米通道，所述技术提供了平滑的表面和可精确控制的尺寸。在这两层之间可以形成该纳米通道，该纳米通道将出口微通道与底部晶圆中形成的入口微通道阵列相连，另外允许较薄的表面层独立地用于顶部和顶部表面，目的是优化通道性质例如表面电荷、疏水性、湿润性和导电率。各入口和出口微通道可以连接至一个、两个或多个纳米通道。所述纳米通道的高度、宽度和长度可以用于保持恒定的(零级)递送。借助于纳米级制造法的帮助，10nm或更短的纳米通道长度都是可行的。在一些实施方案中，设计该纳米通道递送装置以得到较高的强度。这可以通过在较厚的晶圆的底侧获得的支持性结构来实现。该结构可以由测微壁的规则筛孔构成，所述测微壁产生了较大的入口大通道的侧表面。此外，底部晶圆(在其中或其上可以制造纳米通道)的顶部可以设计用于提供良好的机械稳定性。可以优化纳米通道下方的支持层的厚度，这可以通过控制入口微通道和出口大通道的深度或者通过选择具有适当厚度的埋入性氧化物层的SOI晶圆来实现。也可以优化顶层的材料和厚度以用于上述的属性。一些实施方案包括纳米通道递送装置，其包含：入口微通道；纳米通道；和出口微通道，其中入口微通道和出口微通道与纳米通道直接流体相通。在具体的实施方案中，所述纳米通道定向为平行于所述纳米通道递送装置的主平面。在具体的实施方案中，由入口微通道经纳米通道至出口微通道的流动路径需要在方向上有最多两个变化。在具体的实施方案中，入口微通道具有长度、宽度和深度；出口微通道具有长度、宽度和深度；且纳米通道具有长度、宽度和深度。在一些实施方案中，纳米通道长度与入口微通道长度的比为0.01-10.0，纳米通道长度与出口微通道长度的比为0.01-10.0。在具体的实施方案中，纳米通道长度大于入口微通道长度，且纳米通道长度大于出口微通道长度。在具体的实施方案中，纳米通道长度与入口微通道长度或出口微通道长度的比为0.2-5.0，0.3-3.0，0.4-2.0，或0.5-1.0。在一些实施方案中，纳米通道长度大于出口微通道的长度、宽度和深度。在具体的实施方案中，入口微通道通过单个纳米通道与所述出口微通道直接流体相通。一些实施方案包括一种纳米通道递送装置，包含：入口微通道；纳米通道；出口微通道；和从入口微通道至出口微通道的流体流动路径，其中所述流体流动路径需要在方向上有最多两个变化。在具体的实施方案中，所述纳米通道定向为平行于所述纳米通道递送装置的主平面。在具体的实施方案中，入口微通道和出口微通道与纳米通道直接流体相通。一些实施方案包括一种纳米通道递送，包含：基本上为平面的主体，包含第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；位于所述基本上为平面的主体内的纳米通道；与所述纳米通道流体相通的入口微通道；和与所述纳米通道流体相通的出口微通道。在具体的实施方案中，入口微通道从所述纳米通道延伸到所述第一表面，其中所述出口微通道从所述纳米通道延伸到第二表面。一些实施方案包括纳米通道递送装置，其包含多个入口微通道；多个纳米通道；和多个出口微通道，其中各入口微通道通过单个纳米通道与出口微通道直接流体相通。在具体的实施方案中，所述纳米通道定向为平行于所述纳米通道递送装置的主平面，和/或入口微通道和出口微通道与共用的纳米通道直接流体相通。在具体的实施方案中，各个入口和出口微通道被布置为垂直于所述纳米通道递送装置的主平面；多个入口微通道形成第一阵列；多个出口微通道形成第二阵列；所述第一阵列和所述第二阵列互相重叠，以使在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造纳米通道递送装置的方法，所述方法包括：提供第一基底；在所述第一基底上形成所述多个纳米通道；将第一牺牲材料填充到所述多个纳米通道中；在所述第一基底中形成所述多个入口微通道；将第二牺牲材料填充到所述多个入口微通道中；形成覆盖所述多个纳米通道的帽层；在所述帽层中形成多个出口微通道；从所述多个纳米通道中去除第一牺牲材料；和从所述多个入口微通道中去除第二牺牲材料。

【技术特征摘要】
2008.11.14 US 61/114,687;2009.04.13 US 61/168,8441.一种制造纳米通道递送装置的方法，所述方法包括：
提供第一基底；
在所述第一基底上形成所述多个纳米通道；
将第一牺牲材料填充到所述多个纳米通道中；
在所述第一基底中形成所述多个入口微通道；
将第二牺牲材料填充到所述多个入口微通道中；
形成覆盖所述多个纳米通道的帽层；
在所述帽层中形成多个出口微通道；
从所述多个纳米通道中去除第一牺牲材料；和
从所述多个入口微通道中去除第二牺牲材料。
2.权利要求1的方法，其中入口微通道被布置成垂直于所述第一
基底的主平面。
3.权利要求1的方法，其中出口微通道被布置成垂直于所述第一
基底的主平面。
4.权利要求1的方法，其中入口微通道与纳米通道直接流体相
通。
5.权利要求1的方法，其中出口微通道与纳米通道直接流体相
通。
6.权利要求1的方法，其中所述第一基底包含绝缘体上硅型晶
圆，所述晶圆包含内氧化物层。
7.权利要求1的方法，其中用光刻工艺来构建入口和出口微通
道。
8.权利要求6的方法，其中形成多个入口微通道包括从所述第一
基底蚀刻材料，其中所述蚀刻结束于内氧化物层。
9.权利要求8的方法，其中形成多个入口大通道包括从所述第一
基底背侧蚀刻材料，其中所述蚀刻结束于内氧化物层。
10.权利要求9的方法，其中在蚀刻材料从而形成入口微通道和

\t入口大通道后去除所述内氧化物层打开了入口微通道和入口大通道之
间的路径。
11.权利要求1的方法，其中各纳米通道为约1-10纳米深。
12.权利要求1的方法，其中各纳米通道为约10-20纳米深。
13.权利要求1的方法，其中可以随后通过选择性蚀刻来去除第
一牺牲材料。
14.权利要求1的方法，其中所述第一牺牲材料是钨。
15.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·费拉里，刘学武，A·格拉顿尼，S·霍沙里，R·古多尔，R·梅德玛，L·赫德森，D·法恩，
申请(专利权)人：得克萨斯大学体系董事会，俄亥俄州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US