一种新型中空微针及其制备与应用方法技术

本发明专利技术公开了一种新型中空微针及其制备与应用方法，所述制备方法包括：获得经强碱浸泡后的聚碳酸酯的中空微针模具，将模具依次在氯化锡水溶液、氯化钯水溶液及非氰化物金溶液中进行浸泡，其后清洗并真空干燥得到镀金的中空微针模具，通过等离子刻蚀机对该镀金的中空微针模具的聚碳酸酯材料进行轰击，得到所述新型中空微针。本发明专利技术所得中空微针结构稳定、机械强度高，可直接用作葡萄糖传感器的多种电极及同时具有血糖传感和胰岛素给药功能的血糖监控器中。监控器中。监控器中。

【技术实现步骤摘要】
一种新型中空微针及其制备与应用方法


[0001]本专利技术属于中空微针的
，特别涉及金属型中空微针的


技术介绍

[0002]现有的微针主要包括溶解型、中空型、涂层型和水凝胶型等。其中，溶解型微针由生物降解材料制成，可装载药物，药物因微针的降解而从微针中释放出来；中空型微针主要通过微针插入组织后，由微针中心的孔注射药物；涂层型微针为将药物包裹在微针表面，在微针插入组织后释放出来；水凝胶型微针是由不溶解的交联水凝胶组成，由载药胶布携带，当其被应用于皮肤表面时，形成水凝胶的微针被皮肤的水介质膨胀，形成水凝胶管道，促进药物深入皮肤。其中，应用较多的是溶解型、涂层型和水凝胶型，这三种方式均可实现高舒适度和低成本，但这几种微针难以实现某些情况下病人按需注射、自主注射的需求，如糖尿病病人在血糖出现变化时对自主注射胰岛素的需求等。这种情况下，中空型微针是比较理想的选择，但由于其空心的结构，且针头外壁厚度有限，结构支撑上不足，存在着机械强度低，容易折断的问题，难以得到持续的、安全的应用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种新型的中空微针及其制备与应用方法，其可解决目前中空微针机械强度低、难以持续性的应用的问题。且该微针为具有生物安全性的金属微针，可直接用作血糖传感器的电极，获得准确的血糖测试及控制效果。
[0004]本专利技术首先提供了如下的技术方案：
[0005]一种新型中空微针的制备方法，其包括：
[0006]获得聚碳酸酯材料的中空微针模具；
[0007]将所得中空微针模具在强碱溶液下于35～45℃浸泡一定时间，其后清洗得到表面酯键破坏后的中空微针模具；
[0008]将所述表面酯键破坏后的中空微针模具在氯化锡水溶液中室温浸泡一定时间，其后清洗得到表面含锡离子膜的中空微针模具；
[0009]将所述表面含锡离子膜的中空微针模具在氯化钯水溶液中室温浸泡一定时间，其后清洗得到表面含钯单质膜的中空微针模具；
[0010]将所述表面含钯单质膜的中空微针模具在非氰化物金溶液中于35～45℃浸泡一定时间，其后清洗并真空干燥得到镀金的中空微针模具；
[0011]通过等离子刻蚀机对所述镀金的中空微针模具的聚碳酸酯材料进行轰击，得到所述新型中空微针；
[0012]其中，所述非氰化物金溶液含有亚硫酸金钠、硝酸钾、碱性pH调节剂和水。
[0013]本专利技术的上述制备方法通过化学置换反应，并具体通过锡、钯和金离子的置换反应，将金以化学键的方式联结起来，其相对于现有的物理气相沉积的方式，可得到结构强度大幅提高的金外壁型中空微针，同时，利用等离子刻蚀机轰击处理聚碳酸酯材料，利用电场
加速电离气体原子，释放足够的力量与表面驱逐力蚀刻表面，可通过控制处理过程中等离子刻蚀机的功率、时间等参数，定量去除聚碳酸酯材料。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述非氰化物金溶液中还含有腺嘌呤和氨基酸；所述氨基酸选自L
‑
半胱氨酸和/或蛋氨酸，所述碱性pH调节剂选自氢氧化钾和/或氢氧化钠。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述聚碳酸酯材料的中空微针模具的获得包括：
[0016]使用金属材料，通过3D打印技术打印出第一微针模具；
[0017]通过聚二甲基硅氧烷固化翻刻所述第一微针模具，得到第二微针模具；
[0018]用聚碳酸酯材料翻刻所述第二微针模具，得到所述聚碳酸酯材料的中空微针模具，该模具在形状、尺寸与第一微针模具完全相同；
[0019]其中，第一微针模具包括底座和位于底座上的若干实心圆锥组成。
[0020]该优选实施方式下第一微针模具采用3D金属打印，以获得机械强度高、可重复利用的模具，其后在批量生产中，可使用机械强度较低、易变形固化的聚二甲基硅氧烷进行模具翻刻，即该过程中可重复利用第一微针模具以制造第二微针模具，相对于直接使用3D打印技术打印聚碳酸酯微针，显著降低了制备成本。
[0021]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述底座的厚度为1～5mm，所述实心圆锥的高度为600
‑
1000μm、底部直径为200
‑
400μm。
[0022]根据本专利技术的一些优选实施方式，制备所述第二微针模具的聚二甲基硅氧烷材料通过质量比为8～10:1的树脂和固化剂固化得到，其固化温度为80～100℃，固化时间为2
‑
3h。
[0023]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述聚碳酸酯材料的中空微针模具的获得还包括：针对需要用作传感器工作电极的所述新型中空微针，用激光将所述实心圆锥进行锥顶去除，并在圆锥中部刻蚀出空腔，且在所述锥顶去除后，模具的顶部直径为100
‑
300μm，底部直径为200
‑
400μm，所述空腔位于锥底到锥顶的2/3～3/4位置处、其深度不超过空腔所在横截面的半径。
[0024]在该优选实施方式下，基于上述处理后得到的中空微针模具为圆台体，圆台体顶部可用于固定传感器并刺入或贴附于皮肤表面，以监测血糖及其他生命代谢指标，空腔可用于实现胰岛素等大分子药物的经皮递送，具体递送方式为：胰岛素等大分子药物由皮肤外通过中空微针模型管道及空腔，进入皮下组织。
[0025]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述氯化锡水溶液的浓度为1～1.5mol/L，在其中的浸泡时间为15～25min。
[0026]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述氯化钯水溶液的浓度为1～1.5mol/L，在其中的浸泡时间为5～15min。
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述非氰化物金溶液中所述亚硫酸金钠的浓度为2g/L，在其中的浸泡时间为20～30h。
[0028]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述轰击在气压10～20Pa、电磁功率100～200W下进行，轰击时间为30～45min。
[0029]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述新型中空微针的厚度为100～150nm。
[0030]本专利技术进一步提供了根据上述制备方法制备得到的所述新型中空微针。
[0031]该新型中空微针具有多层金结构，通过化学置换反应实现了金结构间的化学键结合，提高了内部粒子间的作用力，具有更高的机械强度。相对于现有的物理气相沉积方案，本专利技术提供的制备方法在同样金壁厚度的情况下，可将机械强度提高至少5倍以上。
[0032]本专利技术进一步提供了上述新型中空微针的应用方法，其为将所述新型中空微针用于葡萄糖传感器和/或血糖监控器中。
[0033]在用于葡萄糖传感器中时，所述新型中空微针可用作工作电极、对电极和参考，其中用作工作电极的微针可进一步在针尖处固定血糖传感器，用于实现连续的血糖浓度传感。
[0034]在用于血糖监控器中时，所述新型中空微针不仅可用作血糖传感器载体，同时其可进一步通过在针头侧面开口，实现胰岛素的持续递送，由此实现胰岛素的强舒适性、低成本和全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型中空微针的制备方法，其包括：获得聚碳酸酯材料的中空微针模具；将所得中空微针模具在强碱溶液下于35～45℃浸泡一定时间，其后清洗得到表面酯键破坏后的中空微针模具；将所述表面酯键破坏后的中空微针模具在氯化锡水溶液中室温浸泡一定时间，其后清洗得到表面含锡离子膜的中空微针模具；将所述表面含锡离子膜的中空微针模具在氯化钯水溶液中室温浸泡一定时间，其后清洗得到表面含钯单质膜的中空微针模具；将所述表面含钯单质膜的中空微针模具在非氰化物金溶液中于35～45℃浸泡一定时间，其后清洗并真空干燥得到镀金的中空微针模具；通过等离子刻蚀机对所述镀金的中空微针模具的聚碳酸酯材料进行轰击，得到所述新型中空微针；其中，所述非氰化物金溶液含有亚硫酸金钠、硝酸钾、碱性pH调节剂和水。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述非氰化物金溶液中还含有腺嘌呤和氨基酸；所述氨基酸选自L
‑
半胱氨酸和/或蛋氨酸，所述碱性pH调节剂选自氢氧化钾和/或氢氧化钠。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚碳酸酯材料的中空微针模具的获得包括：使用金属材料，通过3D打印技术打印出第一微针模具；通过聚二甲基硅氧烷固化翻刻所述第一微针模具，得到第二微针模具；用聚碳酸酯材料翻刻所述第二微针模具，得到所述聚碳酸酯材料的中空微针模具，该模具在形状、尺寸与第一微针模具完全相同；其中，第一微针模具包括底座和位于底座上的若干实心圆锥组成。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，其中，所述底座的厚度为1～5mm，所述实心圆锥的高度为600
‑
2000μm、...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷思杰，梁敏敏，马堇航，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：