一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，并提供了其制备方法和应用。本发明专利技术使用PDMS转写工艺高精度的复制了光固化打印机打印的树脂微针阳模，极大的简化了微针模板的制备流程，具有尺寸可控、规模化、精确度高及经济高效等优点。本发明专利技术采用3D打印技术制作的树脂微针针尖模板作为PDMS材料转写的母模，大大降低了微针制备过程中设备成本问题，具有经济高效、操作简单、模式灵活、个性化、高精度等优点。所制备的PDMS微针阴模，采用PDMS材料进行模具转写，除了因其成本低，操作简单外，一方面，PDMS材料具有优良的复制性能，可以使微针阵列的复制比达到最大，最大限度减小失真现象。小失真现象。小失真现象。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺


[0001]本专利技术涉及一种3D打印机微针模具，具体为一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，属于生物材料


技术介绍

[0002]由于人体皮肤角质层的屏障作用，使得大多数药物不能直接快速的进入皮下，达到理想的治疗效果。相较于传统的透皮给药方式，微针透皮给药系统载药量大，可以无痛的透过皮肤角质层将药物运送到皮下，能准确有效的给药，使药物最大限度地的吸收；该系统具有安全、无痛、微创、药物缓释可控、使用方便等优势，其作为新的透皮药物递送系统出现并受到广泛的关注，在疫苗输送、肿瘤治疗、伤口愈合、糖尿病治疗等方面得到广泛的应用，具有广阔的市场应用前景；微针制备的方法多种多样，目前主要有微模板法、液滴生成空气吹制法、电拉伸法、热拉伸法、磁流变拉伸光刻法、3D打印法等等，这些加工方法可以制备出硅微针、金属微针和聚合物微针等，具有高宽比可控、锐度高、载药量大等特点；其中微模板法由于其高度的精确性、多功能和模板的可重复性而被广泛应用，但未能实现低成本的批量生产，使其不能大规模使用；其经典制作过程为以下三个主要步骤：(1)用坚固材料(金属或硅)利用激光刻蚀、离子刻蚀方法制备微针阳模；(2)通过阳模制造阴模(通常由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成)；(3)在阴模内形成最终的微针结构；上述制备方法均需要昂贵的设备、复杂的技术流程，并且不符合工厂规模化制备的要求，因此在具体应用中使用空间有限。
[0003]3D打印技术作为一种新的增材制造技术，具有成品速度快，效率高、成本低、精度高，构型多样化及产品个性化等技术优点，目前3D打印方式可分为：熔融沉积型打印，喷墨打印，立体光刻成型打印(光固化打印)及选择性激光烧结打印等；光固化打印常用的材料是光固化树脂，其在紫外光的照射下，能够固化成型，因此可以在计算机的控制下实现模型的逐层打印，并最终实现整个模型的打印，相较于其他打印方式，该方法具有精度可达25微米，打印速度快，成本低的优点；除此之外该技术可以快速调整制备微针模型的几何形状(尺寸，形状，长宽比，间距)，并且制备的微针具有很高的锐度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，包括：
[0006]步骤一：制作阳模模型，所述阳模模型在3Dmax软件上进行制作，所述阳模模型微针高度为0.2
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3mm，导出STL格式用光固化打印机进行打印，打印过程中设置的厚度为0.025
‑
0.2mm；
[0007]步骤二：制作针尖阳模，所述针尖阳模为光固化打印机打印的，所述针尖阳模为母板模PDMS转写微针阴模，所述微针阴模为模板，用20％的透明质酸灌注微针贴片。
[0008]优选的，所述光固化打印机打印3DMax软件上制作所需尺寸的微针针尖模具，打印完成后清洗固化，最后用一定量的PDMS固液比混合均匀的溶液进行微针二次模板的转写。
[0009]优选的，所述PDMS固液微针二次母板转写包括以下几个步骤；
[0010]第一步：在3DMax软件上制作阳模模型，导出STL格式并保存备用；
[0011]第二步：在得到阳模模的基础上，用光固化打印机打印设计好的微针针尖模具；
[0012]第三步：微针针尖模具打印完成后，用95％
‑
100％的无水乙醇或丙酮清洗，洗去微针针尖模具多余的溶液；
[0013]第四步：将清洗干净的微针针尖模具放入紫外灯固化箱固化；
[0014]第五步：将光固化完成的微针针尖模具的底板固定于玻璃培养皿中以备用，将PDMS固液按一定的重量混合均匀；
[0015]第六步：PDMS混合物转移到离心管中，放入离心机离心以除去气泡；
[0016]第七步：将PDMS混合物在真空干燥箱中抽真空；
[0017]第八步：将混合均匀的无气泡PDMS混合溶液缓慢的倒入准备好的固定微针针尖模具的玻璃器培养中，在室温下静置13h，静置完毕后将其放入真空干燥箱中烘干。
[0018]优选的，所述PDMS微针转写的PDMS混合物灌注量高于微针针尖模具2
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5mm。
[0019]优选的，所述PDMS微针转写的PDMS固液重量比为10:2
‑
2.5。
[0020]优选的，所述PDMS微针二次母板转写工艺的PDMS混合物灌注完成的微针针尖模具室温下静置时间为13h，静置完毕后放入真空干燥箱中干燥，温度为65℃
‑
100℃。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用3D打印技术制作的树脂微针针尖模板作为PDMS材料转写的母模，大大降低了微针制备过程中设备成本问题，具有经济高效、操作简单、模式灵活、个性化、高精度等优点。所制备的PDMS微针阴模，采用PDMS材料进行模具转写，除了因其成本低，操作简单外，一方面，PDMS材料具有优良的复制性能，可以使微针阵列的复制比达到最大，最大限度减小失真现象；另一方面，PDMS材料具有柔软性，利用这一特点，PDMS材料可以方便的、完整的从母板模具中脱离下来，不会损坏母板模具。本专利技术微针模具的制备为微针产品批量化、规模化生产提供了可能并探索了一套最简便、省时的PDMS转写工艺流程。
附图说明
[0022]图1为本专利技术阳模模型结构示意图；
[0023]图2为本专利技术针尖阳模结构示意图；
[0024]图3为本专利技术微针阴模结构示意图；
[0025]图4为本专利技术微针贴片结构示意图；
[0026]图5为本专利技术不同层厚的微针SEM结构示意图；
[0027]图6为本专利技术不同高宽的微针SEM结构示意图。
[0028]图中：1、阳模模型；2、针尖阳模；3、微针阴模；4、微针贴片。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，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
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]请参阅图1
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6所示，一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，包括：
[0031]阳模模型1，阳模模型1在3Dmax软件上进行制作，阳模模型1微针高度为0.2
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3mm，导出STL格式用光固化打印机进行打印，打印过程中设置的厚度为0.025
‑
0.2mm，阳模模型1微针阵列5
×
5，高2.6mm，高宽比为4：1，针间距1.5mm；
[0032]针尖阳模2，针尖阳模2为光固化打印机打印的，针尖阳模2为树脂微针针尖，针尖阳模2为母板模PDMS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制作阳模模型(1)，所述阳模模型(1)在3Dmax软件上进行制作，所述阳模模型(1)微针高度为0.2
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3mm，导出STL格式用光固化打印机进行打印，打印过程中设置的厚度为0.025
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0.2mm；步骤二：制作针尖阳模(2)，所述针尖阳模(2)为光固化打印机打印的，所述针尖阳模(2)为母板模PDMS转写微针阴模(3)，所述微针阴模(3)为模板，用20％的透明质酸灌注微针贴片(4)。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，其特征在于：所述光固化打印机打印3DMax软件上制作所需尺寸的微针针尖模具，打印完成后清洗固化，最后用PDMS固液比混合均匀的溶液进行微针二次模板的转写。3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印技术的PDMS微针二次母板转写工艺，其特征在于：所述PDMS固液微针为此模板转写包括以下几个步骤；第一步：在3DMax软件上制作阳模模型(1)，导出STL格式并保存备用；第二步：在得到阳模模型(1)的基础上，用光固化打印机打印设计好的微针针尖模具；第三步：微针针尖模具打印完成后，用95％
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【专利技术属性】
技术研发人员：范增杰，张向丽，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：