一种激光直写制备纳米微针模板的方法技术

本发明专利技术提供了一种激光直写制备纳米微针模板的方法，步骤如下：(1)建立纳米微针模板的三维模型，将所述三维模型导入三维光刻机；(2)将微针模板打印所需光刻胶滴加到成型基底上面；(3)采用激光直写技术，按照步骤(1)建立的三维模型，通过双光子聚焦激光将光刻胶固化在基板上，获得成型样品；(4)将成型样品进行显影、干燥后，进行二次曝光得到纳米级微针模板。通过本申请提供的方法，可打印任何形状的微针，获得的微针直径可以小于20μm，高度小于50μm，打破了传统方法和现有3D打印方法的打印极限，另外，该方法具有可控性高、打印精度高和打印效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种激光直写制备纳米微针模板的方法
本专利技术涉及纳米微针模板制备
，具体涉及一种激光直写制备纳米微针模板的方法。
技术介绍
透皮给药是一种药物给予途径，可避免口服药物和注射药物本身带来的一些缺陷；但是，透皮给药受皮肤角质层的影响，导致只有少部分的小分子药物适用于该制剂，且角质层的存在对药物的吸收、释放也会产生不同的影响，从而使该制剂的制备备受阻碍。为提高透皮给药的应用，微针逐渐产生，微针是长度在10～2000μm、呈整齐阵列排列的微型针头，可以穿透皮肤角质层，形成大量μm级可逆的通道，提高亲水性药物和生物大分子药物的透皮效率；由于该阵列微针的方式具有无痛、微创和高效等优点，因此，成为了透皮给药系统领域的研究热点。阵列微针根据其材料组成的不同，分为无机微针、金属微针和聚合物微针；其中，聚合物阵列微针具有生物相容性好、给药安全、韧性好、载药量精确可控、成本低廉、易于加工成各种形态的优点，被认为是最具应用前景的一类阵列微针。目前聚合物阵列微针的制备方法有微模板法、拉伸法、3D打印法，其中微模板法是应用最广泛的方法之一。微模板法制备微针模板主要是利用激光刻蚀、离子刻蚀和模板翻转等直接或间接的方法制备具有锥形微结构的阵列微针模具，这些方法均存在制备过程复杂、成本昂贵且获得的成品微针模板具有精度、密度和形状自由度差的缺点。激光直写技术制备纳米微针模板是三维光刻机根据微针三维模型的成型轨迹控制激光对液体光刻胶进行三维固化的一种技术，由于其精度高的优点，可以应用于打印纳米微针模板，但由于其打印速度慢的缺点限制了在制备微针领域的应用。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种激光直写制备纳米微针模板的方法，通过本申请提供的方法，可打印任何形状的微针模型，从而获得不同的微针模板；本专利技术获得的微针模板中，微针模型直径可以小于20μm，高度小于50μm，打破了传统方法和现有3D打印方法的打印极限，另外，该方法具有可控性高、打印精度高和打印效率高的优点。本专利技术的技术方案如下：一种激光直写制备纳米微针模板的方法，步骤如下：(1)建立纳米微针模板的三维模型，将所述三维模型导入三维光刻机；(2)将微针模板打印所需光刻胶滴加到成型基底上面；(3)采用激光直写技术，按照步骤(1)建立的三维模型，通过双光子聚焦激光将光刻胶固化在基板上，获得微针模板外廓；(4)将微针模板外廓进行显影、干燥后，行二次曝光得到纳米级微针模板。优选的，所述微针模板上微针模型的高度在20-2000μm之间，锥底直径在50-200μm之间，微针模型的密度为500-10000根/cm2。优选的，所述微针模型的形状为圆锥形、三棱锥形或多面棱锥形等。优选的，在步骤(2)中，所述光刻胶为由树脂和引发剂组成，所述树脂和引发剂的重量比为90-99.5:0.5-10；制备方法为：将树脂和引发剂在室温条件下，加入到避光容器中，经磁力搅拌器或机械搅拌桨搅拌8-16h，混合均匀后获得。优选的，所述树脂为丙烯酸酯、改性丙烯酸树脂、环氧树脂或酚醛树脂；所述引发剂为IRGACURE369、IRGACURE819、IRGACURE184或TPO中的一种或几种。优选的，所述丙烯酸酯为乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。优选的，所述改性丙烯酸树脂可以为环氧改性、聚氨酯改性或硅改性。优选的，在步骤(2)中，所述基板需要分别用丙酮、异丙醇和超纯水超声处理5-10分钟，氮气吹干，然后放入等离子清洗机，在空气氛围下正反两面分别等离子处理5min。优选的，步骤(3)的具体过程为：将聚焦镜头浸入光刻胶内，按照步骤(1)建立的三维模型，开始打印，将光刻胶固化在基板上，获得微针模板外廓。优选的，所述打印可以是单层打印，也可以是多层打印；单层打印利用光学系统中的振镜实现激光束偏转并在聚焦平面实现扫描打印。通过样品的升降设备、聚焦镜头的升降设备或在光学系统中改变进入聚焦镜头的激光束的光束夹角实现聚焦平面的改变，从而实现多层打印。优选的，在步骤(4)中，显影过程，是将载有微针模板外廓的玻璃基板放入丙二醇甲醚醋酸酯或丙酮中浸泡5-10分钟，然后再转移到异丙醇中浸泡1-5分钟，取出晾干，然后使用紫外灯照射5-10min进行二次曝光或在60-120℃温度下，加热5-30分钟实现内部固化，获得纳米级微针模板。本申请中，微针模型位于微针模板上，通过打印不同形状的微针模型，从而可获得不同的微针模板；微针模型外廓是微针模板外廓的一部分。相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1、通过本申请提供的方法，可打印任何形状的微针模型，从而获得不同的微针模板；本专利技术获得的微针模板中，微针模型的直径可以小于20μm，高度小于50μm，打破了传统方法和现有3D打印方法的打印极限。2、本专利技术的方法在打印微针模板时，具有可控性高的优点，具体的为可有效控制微针模板上微针模型的高度、微针模型的直径及微针模型之间的间隙，从而使用本专利技术方法获得的微针模板进行微针制作具有可控性，另外，利用本专利技术提供的微针模板制作的微针具有精确度高的优点，使微针可精确地只突破皮肤的角质层，达不到真皮层，减少对人体皮肤伤害小。3、本专利技术提供的打印方法仅对微针模板外廓进行打印，打印完成后的微针模板外廓只是外表面固化，内部还是液态的光刻胶，显影之后，用紫外光进行二次曝光或加热实现内部固化，获得微针模板。采用这种工艺使得需要双光子激光固化的体积减小50-500倍，使得微针模板的打印效率提高50-500倍。4、本专利技术提供了光刻胶的成分配比，具有柔韧性好，低粘度，高反应性，低皮肤刺激的特点，适用于制作微针模板，且单体原料易得、价格低廉，制备条件温和，容易实现大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为采用激光直写技术制备的微针模板示意图。图2为采用激光直写技术制备的微针模板扫描电镜观察(×50)照片。图3为采用激光直写技术制备的微针模板扫描电镜观察(×200)照片。图4为采用激光直写技术制备的微针模板扫描电镜观察(×500)照片。图5为采用激光直写技术制备的微针模板扫描电镜观察(×1000)照片。图中，1-基板，2-光刻胶，3-微针模型，4-聚焦激光，5-聚焦透镜，6-振镜，7-打印平台。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光直写制备纳米微针模板的方法，其特征在于，步骤如下：/n(1)建立纳米微针模板的三维模型，将所述三维模型导入三维光刻机；/n(2)将微针模板打印所需光刻胶滴加到成型基底上面；/n(3)采用激光直写技术，按照步骤(1)建立的三维模型，通过双光子聚焦激光将光刻胶固化在基板上，获得微针模板外廓；/n(4)将微针模板外廓进行显影、干燥后，进行二次曝光得到纳米级微针模板。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光直写制备纳米微针模板的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)建立纳米微针模板的三维模型，将所述三维模型导入三维光刻机；
(2)将微针模板打印所需光刻胶滴加到成型基底上面；
(3)采用激光直写技术，按照步骤(1)建立的三维模型，通过双光子聚焦激光将光刻胶固化在基板上，获得微针模板外廓；
(4)将微针模板外廓进行显影、干燥后，进行二次曝光得到纳米级微针模板。


2.如权利要求1所述的激光直写制备纳米微针模板的方法，其特征在于，所述微针模板上微针模型的高度在20-2000μm之间，锥底直径在20-200μm之间，微针模型的密度为500-10000根/cm2。


3.如权利要求2所述的激光直写制备纳米微针模板的方法，其特征在于，所述微针模型的形状为圆锥形、三棱锥形或多面棱锥形等。


4.如权利要求1-3任一项所述的激光直写制备纳米微针模板的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述光刻胶为由树脂和引发剂组成，所述树脂和引发剂的重量比为90-99.5:0.5-10；制备方法为：将树脂和引发剂在室温条件下，加入到避光容器中，经磁力搅拌器或机械搅拌桨搅拌8-16h，混合均匀后获得。


5.如权利要求4所述的激光直写制备纳米微针模板的方法，其特征在于，所述树脂为丙烯酸酯、改性丙烯酸树脂、环氧树脂或酚醛树脂；所述引发剂为IRGACURE369、IRGACURE...

【专利技术属性】
技术研发人员：史强，胡海龙，
申请(专利权)人：烟台魔技纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37