CN105643839B - 用于制备微针芯片的模具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备微针芯片的模具及其制备方法，属于经皮给药制剂技术领域。该模具包括：阴模，其上设有若干个与微针芯片的针体形状相适配的排列形成阵列的型腔，每个型腔具有灌注入口和排气口，灌注入口开口于所述阴模的一侧表面且位于所述型腔的针基端，所述排气口开口于所述阴模的另一侧表面且位于所述型腔的针尖端，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；以及透气膜，覆盖于所述排气面上，用于防止液体透过而使气体透过。该模具能够在截留液体的同时排出气体，具有较好的微灌注效果。使用该模具制备微针芯片时，无需进行离心等工业生产中难以实现的工序，使得工业化生产高品质微针芯片成为可能。

Description

用于制备微针芯片的模具及其制备方法

技术领域

本发明涉及经皮给药制剂技术领域，特别是涉及一种用于制备微针芯片的模具及其制备方法。

背景技术

微针经皮给药技术作为一种新型的经皮给药方法，其最大的技术优势就是能穿透皮肤的天然屏障-角质层，形成微型的孔道，从而加速外用药物的吸收速率，而又因不伤及真皮和皮内神经，所以微痛或无痛。尤其是可溶性微针，具有生物适应性良好、不存在针头滞留体内的风险、溶解快速、患者可以自行操作给药、没有针头的交叉感染可切断疾病传播途径等优势，备受越来越多研究者的关注。

但是，由于可溶性微针本身体积小，其芯片制备过程必须借助一个具有微孔的模具，其制备的关键步骤是要快速使流动性的针体材料灌注到微孔内，最终形成微针芯片。所以使用的模具不管是从材料选取还是制备方法以及最终的模具的结构，都对可溶性微针芯片的制备产生重要的影响。

现阶段文献报道的模具制备材料和方法中，就制备材料而言，有以下几种：高分子聚合物材料如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、石膏、紫砂泥(如中国专利CN101716795A)等；就制备方法而言，都是以一侧致孔的方法制备针孔，但是这几种模具的具体结构和制备方法，在实际应用中都有一定的缺点。

其中，中国专利CN101670611A中，虽然以石膏为材质，具有取材普遍的特点，但要做到透皮制剂生产的生物级别，还须花费大量工序，同时，石膏制备的模具，质地较硬，微针芯片脱模时针体易断裂，并且石膏化学成分对药物的稳定性是否有影响仍待考究。中国专利CN101716795A中，以紫砂材料制备模具，其制备工艺复杂，煅烧温度高达1000℃，且煅烧程序繁琐，时间长达15小时以上，耗能也大，烧制的模具与石膏材质模具同样存在质地坚硬，微针芯片脱模时针体易断裂的可能，并且所扎的微孔阵列的孔径，是否会因高温煅烧而导致孔口及内部结构变形也需进一步说明。而PDMS(聚二甲基硅氧烷)材质制备的模具，相对以上两种模具而言，具有成模性好，硬度适宜的优点，但以上现存所有模具在微针芯片微灌注环节，终究不能避开离心、加压、减压真空、挤压等方法，而离心难以产业化是众所周知，而加压、减压真空、挤压等方法，还存在因液体状针体材料的粘度增大流动性变差而使气栓包裹至针孔内未排出的现象，从而出现灌注不完全，形成断针或缺针的结果，所以至今都未能实现产业化规模生产。

因此，亟需研发一种不仅在实验室能够实现，关键还在于可用于大生产的的微针芯片制备模具。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种用于制备微针芯片的模具，采用该模具，能够使微针芯片的制备适用于工业化生产，并且，采用该制备方法得到的可溶性微针芯片具有较好的品质。

一种用于制备微针芯片的模具，包括：

阴模，其上设有若干个与微针芯片的针体形状相适配的型腔，每个所述型腔具有灌注入口和排气口，若干个所述型腔沿相同的方向排列形成型腔阵列，所述灌注入口开口于所述阴模的一侧表面且位于所述型腔的针基端，所述排气口开口于所述阴模的另一侧表面且位于所述型腔的针尖端，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；以及

透气膜，覆盖于所述排气面上，用于防止液体透过而使气体透过。

上述用于制备微针芯片的模具，用以制备包括针基层和针体的微针芯片，所述针体为若干个，以阵列的形式排列于所述针基层上。在以流态针体液体进行微灌注时，利用排气口将阴模型腔内的气体排出，能够快速地使流动性的针体液体灌注到微小的型腔微孔内，再配合具有防水透气功能的透气膜，在将气体顺利透过该透气膜排出的同时，还能够将流态针体液体截留，使其保持在与微针芯片的针体形状相适配的型腔微孔内，从而能够在固化脱模后得到微针芯片。

并且，由于该排气口和透气膜配合后，能够在截留液体的同时排出气体，因此，即使流态针体液体的粘度较高，微灌注时也不会形成气栓，具有较好的微灌注效果。

在其中一个实施例中，所述阴模包括主体部和基底部；所述主体部设有多个所述型腔，所述主体部的一侧表面设有所述灌注入口，另一侧表面设有所述排气口，且具有排气口的表面形成所述排气面；所述基底部的内表面覆盖于所述排气面上，所述基底部内设有排气孔，所述排气孔的一端与所述排气口连通，另一端开口于所述基底部的外表面，所述排气孔的径向最大尺寸与排气口的径向最大尺寸一致，所述排气孔的长度为大于0μm而小于等于500μm；所述透气膜覆盖于所述基底部的外表面。上述主体部和基底部一体成型，形成一体的阴模。排气孔的孔道越短，越容易脱模，且对针体的生物活性成分含量越易于控制。同时，排气孔越长，阻力越大，对微灌注不利。

在其中一个实施例中，所述排气口的径向最大尺寸为0.1μm-100μm。可以理解的，如该排气口为圆形，则该径向最大尺寸为直径；如该排气口为正方形，则该径向最大尺寸为对角线长。如排气口的径向最大尺寸较小，则微灌注时气体排出不畅；而如排气口的径向最大尺寸较大，则会给灌注带来不利影响，且制备的微针芯片针尖过粗，对其插入皮肤的性能会有所影响。而将排气口的径向最大尺寸限定在上述范围内，既能确保排气通畅，又能够保证灌注的顺利进行，在微针芯片脱模时，确保微针芯片顺利脱模，得到形状合乎要求的微针芯片。

在其中一个实施例中，所述阴模由灌注入口侧至基底部外表面侧的厚度为50μm-3000μm。阴模的整体厚度在上述范围内，既能满足微针的制备需求，又可区别于常规注射用针头，能达到无痛或微痛的微针的效果。

在其中一个实施例中，所述透气膜在0.001Mpa～0.5Mpa的正压范围内，或在-0.5Mpa～-0.001Mpa的负压范围内，不透水，且透气量为120～1500cm³/(cm²/h)@0.1bar。该透气量表示在0.1bar的压力下，每1cm²面积的透气膜在1小时内的透气量为120～1500cm³。为了在微灌注加压时具有较好的防水透气功能，透气膜需要满足上述要求。

在其中一个实施例中，所述透气膜由聚四氟乙烯薄膜、或聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合纤维膜制成。其中聚四氟乙烯薄膜又包括了膨体聚四氟乙烯薄膜，该透气膜优选膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合纤维膜。采用上述材料，具有较好的防水透气功能。

在其中一个实施例中，所述阴模由聚二甲基硅氧烷制成。优选由Sylgard 184有机硅弹性体或SILASTIC MDX4-4210有机硅弹性体制成。采用上述材料制成的阴模，不会由于阴模质地不佳而导致脱模时的针体断裂，能够较好的脱模得到完整的微针芯片。

其中，Sylgard 184有机硅弹性体含有二甲基乙烯基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷、二甲基乙烯基化和三甲硅烷基化二氧化硅，其固化剂中含有二甲基乙烯基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷，三甲基硅氧烷基封端的二甲基甲基氢化硅氧烷，二甲基乙烯基化的二氧化硅和三甲硅烷基化二氧化硅。

SILASTIC MD X4-4210有机硅弹性体为生物医药级有机硅弹性体，含有二甲基乙烯基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷和甲硅烷基化二氧化硅，其固化剂中含有二甲基乙烯基硅氧烷基封端的二甲基硅氧烷、和三甲基硅氧烷基封端的二甲基甲基氢化硅氧烷。

本发明还公开了一种用于制备微针芯片的设备，包括布满微孔的支撑板和上述的模具，所述支撑板设于所述透气膜下方，用于支撑所述阴模和所述透气膜。该支撑板优选以金属制成，具有较好的强度。

将上述模具配合支撑板使用，能降低使用操作难度。

在其中一个实施例中，该设备还包括真空系统；所述真空系统包括真空泵和第一框体；所述第一框体沿所述支撑板边缘设置，并在所述支撑板一面形成具有容纳所述阴模和透气膜的容纳腔，在所述支撑板另一面形成密闭空腔，该密闭空腔与所述真空泵连通。使用时，将透气膜放置于阴模和支撑板之间，并在支撑板下方抽真空，形成负压，促进流态针体液体灌注至型腔内，提高微灌注效果。

在其中一个实施例中，该设备还包括加压系统；所述加压系统包括第二框体；所述第二框体与所述第一框体相匹配，可将所述阴模和透气膜密闭于容纳腔中，且该第二框体上设有用于加压加液的加液口。可方便的通过加压系统上的加液口加液，并且通过施加压力，促进流态针体液体灌注至型腔内，提高微灌注效果。

本发明还公开了一种上述的模具的制备方法，通过以下方法制备得到：

首先制备带有微针芯片针体模型的阳模；再将液态阴模溶液注入上述得到的阳模内，固化，脱模，制备得到型腔设有排气口的阴模，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；随后将透气膜覆盖于所述排气面上，即得。

采用液态阴模溶液与阳模配合，可以制备出具有微小透气孔的阴模。在上述阳模上，所述微针芯片针体模型的高度为150μm-2000μm，微针芯片针体模型底端的直径为100μm-500μm，微针芯片针体模型针尖直径≤50μm。

在其中一个实施例中，制备带有微针芯片针体模型的阳模后，将阳模针尖朝上放置，再将液态阴模溶液注入上述步骤得到的阳模内，使阳模中微针芯片的针尖透出液态阴模溶液的液面，使针尖与空气接触制备排气口，固化，脱模，即得阴模；或

制备带有微针芯片针体模型的阳模后，将阳模针尖朝上放置，再将液态阴模溶液注入上述步骤得到的阳模内，使液态阴模溶液没过阳模中微针芯片的针尖，固化，脱模，得到单侧带有针孔的阴模；再在阴模另一侧与针孔相对应的位置打孔，制备排气口，即得阴模；或

制备带有微针芯片针体模型的阳模后，将液态的凝固液注入容器内，再将所述阳模针尖朝下置于该容器上，使针尖插入所述凝固液的液面下方，待所述凝固液凝固后，向容器内注入液态阴模溶液，使该液态阴模溶液充满凝固液和阳模之间的空腔，待所述液态阴模溶液固化后，脱模，即得阴模。

在其中一个实施例中，所述阳模包括基板、微针芯片针体模型阵列和侧板，所述微针芯片针体模型阵列设于所述基板上，所述基板上设有用于灌注液体的小孔，所述侧板与所述容器侧壁相配合，使该阳模将所述容器的开口封闭，所述侧板与所述容器的侧壁结合处设有用于调节阳模放置高度的微调旋钮。

本发明还公开一种上述的模具的制备方法，通过以下方法制备得到：

将液态阴模溶液置于容器内，固化，脱模，得到无型腔的阴模；再在该阴模上打孔，制备型腔和排气口，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；随后将透气膜覆盖于所述排气面上，即得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种用于制备微针芯片的模具，利用排气口的作用，在流态针体液体进行微灌注时，可将阴模型腔内的气体排出，能够快速地使流动性的针体液体灌注到微小的型腔微孔内，再配合具有防水透气功能的透气膜，在将气体顺利透过该透气膜排出的同时，还能够将流态针体液体截留，使其保持在与微针芯片的针体形状相适配的型腔微孔内，从而能够固化脱模后得到微针芯片。

并且，由于该排气口和透气膜配合后，能够在防止液体透过的同时排出气体，因此，即使流态针体液体的粘度较高，微灌注时也不会形成气栓，具有较好的微灌注效果。

使用该模具制备微针芯片时，无需进行离心等工业生产中难以实现的工序，也无需采用高压或高温等产业化成本高的技术手段，使得工业化生产高品质微针芯片成为可能。

并且，该模具还对排气口和排气孔的形状、大小进行了筛选优化，找出了最佳的排气口和排气孔设置方式，既能确保排气通畅，又能够在微针芯片脱模时，确保该排气口及排气孔部分的微针材料不会残留在微针芯片针体尖端。以及还对透气膜的材料进行了筛选优化，找出了与排气口配合最佳的透气膜材料规格，进一步加强了该制备方法的可操作性。

本发明的一种用于制备微针芯片的模具的制备方法，采用不同的方法制备具有微小透气孔型腔的阴模，具有工艺方法简便、成本低的特点，可操作性高，利于在工业大生产中应用。

附图说明

图1为具体实施方式中阴模剖面示意图；

图2为图1的A部分放大示意图；

图3为具体实施方式中阴模的俯视示意图；

图4为具体实施方式中所用的模具套装示意图；

图5为具体实施方式中支撑板俯视示意图；

图6为实施例1中阳模示意图；

图7为实施例1中阴模放大100倍正面观图；

图8为实施例1中阴模放大100倍纵切面图；

图9为实施例1中阴模单个型腔放大500倍纵切面图；

图10为实施例1中灌注过程示意图；

图11为实施例1中流态针体液体完全灌注至阴模型腔示意图；

图12为实施例1中涂布针基材料示意图；

图13为实施例1中脱模过程示意图；

图14为实施例4中阴模制备示意图。

其中：100.阳模；200.阴模；210.主体部；211.排气口；212.灌注入口；220.基底部；221.排气孔；300.透气膜；410.支撑板；420.真空泵；430.第一框体；500.第二框体；510.加液口；600.流态针体液体；610.针体；700.针基材料；710.针基层；800.蔗糖溶液。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

以下实施例中所采用的各原料来源如下：

Sylgard 184有机硅弹性体，购自道康宁公司(美国)，型号为Sylgard(R)184。

SILASTIC MDX4-4210有机硅弹性体，生物医药级，购自道康宁公司(美国)，型号为Silastic MDX4-4210。

膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合薄膜，购自东莞蒲微，型号为PUW876。

膨体聚四氟乙烯薄膜，购自东莞蒲微，型号为PUW576。

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30，购自巴斯夫(德国)，型号为K30。

共聚物Gantrez AN-139，购自亚什兰(美国)，型号为Gantrez AN-139。

以下实施例制备得到的用于制备微针芯片的模具，具有以下结构特征：

一种用于制备微针芯片的模具，包括：阴模和透气膜。

如图1-2所示，所述阴模200上设有若干个与微针芯片的针体形状相适配的型腔，每个所述型腔具有灌注入口212和排气口211，若干个所述型腔沿相同的方向排列形成型腔阵列，所述灌注入口212开口于所述阴模的一侧表面且位于所述型腔的针基端，所述排气口211开口于所述阴模的另一侧表面且位于所述型腔的针尖端，所述阴模具有多个所述排气口211的表面形成排气面。

在一些实施例中，如图2所示，阴模又分为主体部210和基底部220；所述主体部210设有多个所述型腔，如图3所示，所述主体部210的一侧表面设有所述灌注入口212，另一侧表面设有所述排气口211，且具有排气口211的表面形成所述排气面；由于阴模制备方法的差异，所述阴模还可具有基底部220，所述基底部的内表面覆盖于所述排气面上，所述基底部内设有排气孔221，所述排气孔221的一端与所述排气口211连通，另一端开口于所述基底部220的外表面，所述排气孔221的径向最大尺寸与排气口211的径向最大尺寸一致，所述排气孔221的长度为大于0μm而小于等于500μm；此时，所述透气膜覆盖于所述基底部的外表面，用于防止液体透过而使气体透过。可以理解的，如该阴模不包括基底部，则所述透气膜覆盖于所述排气面，用于防止液体透过而使气体透过。

在一些实施例中，所述排气口211的径向最大尺寸为0.1μm-100μm。如该排气口为圆形，则该径向最大尺寸为直径；如该排气口为正方形，则该径向最大尺寸为对角线长。所述灌注入口212的径向最大尺寸为50μm-500μm。该灌注入口优选呈正多边形或圆形，其中，正多边形可采用正方形，正六边形等。所述径向最大尺寸即为其对角线长或直径。且该阴模由灌注入口侧至基底部外表面侧的厚度为50μm-3000μm，即阴模的整体厚度。

在一些实施例中，所述透气膜由聚四氟乙烯薄膜、或聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合纤维膜制成。其中聚四氟乙烯薄膜又包括了膨体聚四氟乙烯薄膜，该透气膜优选膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合纤维膜。为了达到较好的排气效果，该透气膜具有在0.001Mpa～0.5Mpa的正压范围内，或在-0.5Mpa～-0.001Mpa的负压范围内，不透水，且透气量为120～1500cm³/(cm²/h)@0.1bar的效果。通常选择的透气膜厚度为50-2000μm，其上设有0.05μm-0.5μm孔径的微孔。

在一些实施例中，为了便于操作，如图4所示，该模具还配合其他配件组成一种用于制备微针芯片的设备，该设备包括上述模具、支撑板410、真空系统和加压系统；如图5所示，所述支撑板410布满微孔，且所述支撑板410设于所述透气膜300下方，用于支撑所述阴模200和所述透气膜300。所述真空系统包括真空泵420和第一框体430；所述第一框体430沿所述支撑板410边缘设置，并在所述支撑板410一面形成具有容纳所述阴模200和透气膜300的容纳腔，在所述支撑板410另一面形成密闭空腔，该密闭空腔与所述真空泵420连通。所述加压系统包括第二框体500；所述第二框体500与所述第一框体430相匹配，可将所述阴模200和透气膜300密闭于容纳腔中，且该第二框体500上设有用于加压加液的加液口510。

实施例1

一种用于制备微针芯片的模具的制备方法，包括以下步骤：

一、阳模制备。

采用MEMS(微电子机械系统)技术，以黄铜为原材料，加工而成表面具有圆锥状针体模型的阳模。

除黄铜外，阳模还由不锈钢、铝、钛合金、镍、钯、硅及二氧化硅中的至少一种制成。可以理解的，需选用硬质材料制作，能与流态阴模液体配合制备出型腔形态较好的阴模。

阳模还可通过离子刻蚀法、激光切割、化学刻蚀、X射线光刻微电子机械系统、或紫外光刻微电子机械系统等方法制备得到，只需制备得到形态精准的阳模即可。

如图6所示，该阳模上设有10×10行(100个)，高900μm的微针芯片针体模型阵列，该微针芯片针体模型阵列中，针体模型底端的直径为300μm,针间距为300μm。

二、阴模制备。

取预混好并经过脱气的Sylgard 184有机硅弹性体作为液态阴模溶液，注入上述阳模内，将该阳模模具放在水平的平面上，使阳模的针尖透出液态阴模溶液的液面高度为50μm，于60℃放置4小时，固化，脱模，形成厚度为850μm的阴模模具，如图7所示，该阴模上布满呈筛网状与微针芯片的针体形状相适配的型腔，其剖面放大图如图8所示，该型腔灌注入口为圆形，孔径为300μm，并由于阳模的针尖透出液面，该阴模的型腔的针尖端具有连通阴模外表面的排气口，该排气口为圆形，孔径为30μm，单个型腔放大图如图9所示。

三、透气膜。

以膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合薄膜作为透气膜。

四、模具套装。

如图4所示，本实施例的用于制备微针芯片的模具还包括支撑板410、真空系统和加压系统；如图5所示，所述支撑板410布满微孔，且所述支撑板410设于所述透气膜300下方，用于支撑所述阴模200和所述透气膜300。所述真空系统包括真空泵420和第一框体430；所述第一框体430沿所述支撑板410边缘设置，并在所述支撑板410一面形成具有容纳所述阴模200和透气膜300的容纳腔，在所述支撑板410另一面形成密闭空腔，该密闭空腔与所述真空泵420连通。所述加压系统包括第二框体500；所述第二框体500与所述第一框体430相匹配，可将所述阴模200和透气膜300密闭于容纳腔中，且该第二框体500上设有用于加压加液的加液口510。

采用本实施例的模具制备微针芯片，包括以下步骤：

一、微灌注。

1、配制溶液。

将右旋糖酐(Dextran)40000、牛血清白蛋白(BSA)，羧甲基纤维素(CMC)，注射用水按质量份数比为0.8:0.2:0.2:4.0的比例混合，溶胀直至无明显沉淀，作为流态针体液体。

该流态针体液体的粘度为3662cP(厘泊)。

2、灌注。

将上述阴模放置在4.0cm×4.0cm的膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维结合薄膜制成的透气膜上，并将阴模和透气膜整体放置在支撑板上。

如图10所示，首先吸取适量上述流态针体液体覆盖在阴模表层，确保覆盖完阴模上所有型腔的微孔，以第二框体密封盖住阴模，从上部的加液口加压0.04Mpa，使流态针体液体灌注进入与微针芯片的针体形状相适配的型腔内，如图11所示。

二、涂布针基。

1、配制溶液。

将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30、共聚物Gantrez AN-139、甘油、体积百分含量为50％的乙醇溶液按质量份数比为1:3:0.5:10的比例混合，溶胀均匀，作为针基材料。

2、涂布。

如图12所示，刮去多余针体液体，采用涂布的方法将上述针基材料溶液涂布于已灌注针体液体的阴模表面。

三、固化脱模。

待上述流态针体液体和针基材料溶液固化干燥后，脱模，如图13所示，即得不含药物的空白可溶性微针芯片，该微针芯片包括针基层710和针体610。由于微灌注效果好，其间没有气栓产生，本实施例得到的微针芯片不易出现断针或缺针现象，其均一性，品质均优于常规方法制备得到的微针芯片。

实施例2

一种用于制备微针芯片的模具的制备方法，包括以下步骤：

一、阳模制备。

采用MEMS(微电子机械系统)技术，以黄铜为原材料，加工而成表面具有圆锥状针体模型的阳模，该阳模上设有10×20行(200个)，高800μm的微针芯片针体模型阵列，该微针芯片针体模型阵列中，针体模型底端的直径为250μm,针间距为100μm。

二、阴模制备。

取预混好并经过脱气的SILASTIC MD X4-4210有机硅弹性体作为液态阴模溶液，注入上述阳模内，将该阳模模具放在水平的平面上，使液态阴模溶液淹没针尖的高度为500μm，于120℃放置1小时，固化，脱模，形成单侧带有针孔的阴模，再在阴模另一侧与针孔相对应的位置，采用紫外激光打孔，制备排气孔，并将该排气孔与针孔贯穿，在针孔状的型腔上形成排气口，该排气口为圆形，孔径≤50μm，最终得到厚度为1300μm的阴模模具，该阴模上布满呈筛网状与微针芯片的针体形状相适配的型腔，该型腔灌注入口为圆形，孔径为250μm，排气口和排气孔的孔径为0.1-50μm，排气孔的长度为500μm。

三、透气膜。

以膨体聚四氟乙烯薄膜作为透气膜。

采用本实施例的模具制备微针芯片，包括以下步骤：

用已配好的流态针体液体，覆盖在阴模表层，确保覆盖完阴模上所有型腔的微孔，阴模下方垫一层防水透气的透气膜，放置于布氏漏斗中，抽真空，灌注微针芯片，干燥，剥离脱模，即得微针芯片。

实施例3

一种用于制备微针芯片的模具的制备方法，包括以下步骤：

一、阴模制备。

取预混好并经过脱气的Sylgard 184有机硅弹性体作为液态阴模溶液，注入水平的容器内，放在水平的平面上，放置使液态阴模溶液固化，形成无针孔型腔的阴模；再在该阴模上直接用紫外激光打孔，得到布满呈筛网状具有与微针芯片的针体形状相适配的型腔阵列的阴模，所述型腔阵列为10×20行(200个)。该型腔灌注入口为圆形，孔径为250μm，排气口和排气孔为圆形，孔径为20μm，型腔之间的距离为100μm，该阴模的厚度为1000μm。

二、透气膜。

以膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维结合薄膜作为透气膜。

采用本实施例的模具制备微针芯片，包括以下步骤：

用已配好的流态针体液体，覆盖在阴模表层，确保覆盖完阴模上所有型腔的微孔，阴模下方垫一层防水透气的透气膜，放置于布氏漏斗中，微量抽真空，灌注微针芯片，干燥，剥离脱模，即得微针芯片。

实施例4

一种用于制备微针芯片的模具的制备方法，包括以下步骤：

一、阳模制备。

采用MEMS(微电子机械系统)技术，以黄铜为原材料，加工而成表面具有圆锥状针体模型的阳模，该阳模包括基板、微针芯片针体模型阵列和侧板。所述基板上设有10×20行(200个)，高850μm的微针芯片针体模型阵列，该微针芯片针体模型阵列中，针体模型底端的直径为300μm,针间距为100μm。所述基板面积为8.0cm×8.0cm，其上设有两个用于灌注液体的小孔，孔径为0.5cm。

再以另一块黄铜材料加工容器，作为模具底槽，与该阳模配合，使阳模侧板能与容器侧壁相配合，使该阳模将容器开口封闭，并在所述侧板与所述容器侧壁结合处设置用于调节阳模放置高度的微调旋钮，以阳模刚好扣上容器为准。

二、阴模制备。

如图14所示，将配制好的60wt％浓蔗糖水溶液加入模具底槽中，可以理解的，也可采用55wt％-65wt％的蔗糖溶液、PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000、PEG-10000、PEG-2000等作为凝固液，只需保证凝固液固化后，液面不会产生较大下降，又不会对阳模针尖产生粘附即可。

将带微针芯片的阳模方向朝下，装在模具底槽上，调节微调旋钮，使黄铜微针芯片插入60％浓蔗糖溶液中50μm，室温干燥，干燥完后，针尖插入已凝固的蔗糖内。

取预混好并经过脱气的Sylgard 184有机硅弹性体，沿阳模基板上的小孔慢慢注入，将模具放在水平的平面上，常温常压，放置24小时，待阴模材料固化，打开盖子，脱模，得到厚度为800μm的阴模模具，该阴模上布满呈筛网状与微针芯片的针体形状相适配的型腔，该型腔灌注入口为圆形，孔径为300μm，并由于阳模的针尖插入凝固的蔗糖内，该阴模型腔的针尖端具有连通阴模外表面的排气口，该排气口为圆形，孔径为0.1-50μm。

三、透气膜。

以膨体聚四氟乙烯与聚酯纤维结合薄膜作为透气膜。

采用本实施例的模具制备微针芯片，包括以下步骤：

用已配好的流态针体液体，覆盖在阴模表层，确保覆盖完阴模上所有型腔的微孔，阴模下方垫一层防水透气的透气膜，放置于布氏漏斗中，抽真空，灌注微针芯片，干燥，剥离脱模，即得微针芯片。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种用于制备微针芯片的模具，其特征在于，包括：

阴模，其上设有若干个与微针芯片的针体形状相适配的型腔，每个所述型腔具有灌注入口和排气口，若干个所述型腔沿相同的方向排列形成型腔阵列，所述灌注入口开口于所述阴模的一侧表面且位于所述型腔的针基端，所述排气口开口于所述阴模的另一侧表面且位于所述型腔的针尖端，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；以及

透气膜，覆盖于所述排气面上，用于防止液体透过而使气体透过；所述透气膜在0.001Mpa～0.5Mpa的正压范围内，或在-0.5Mpa～-0.001Mpa的负压范围内，不透水，且透气量为120～1500cm³/(cm²/h)@0.1bar。

2.根据权利要求1所述的用于制备微针芯片的模具，其特征在于，所述阴模包括主体部和基底部；所述主体部设有多个所述型腔，所述主体部的一侧表面设有所述灌注入口，另一侧表面设有所述排气口，且具有排气口的表面形成所述排气面；所述基底部的内表面覆盖于所述排气面上，所述基底部内设有排气孔，所述排气孔的一端与所述排气口连通，另一端开口于所述基底部的外表面，所述排气孔的径向最大尺寸与排气口的径向最大尺寸一致，所述排气孔的长度为大于0μm而小于等于500μm；所述透气膜覆盖于所述基底部的外表面。

3.根据权利要求1-2任一项所述的用于制备微针芯片的模具，其特征在于，所述排气口的径向最大尺寸为0.1μm-100μm。

4.根据权利要求2所述的用于制备微针芯片的模具，其特征在于，所述阴模由灌注入口侧至基底部外表面侧的厚度为50μm-3000μm。

5.根据权利要求4所述的用于制备微针芯片的模具，其特征在于，所述透气膜由聚四氟乙烯薄膜、或聚四氟乙烯与聚酯纤维的结合纤维膜制成。

6.根据权利要求1所述的用于制备微针芯片的模具，其特征在于，所述阴模由聚二甲基硅氧烷制成。

7.一种用于制备微针芯片的设备，其特征在于，包括布满微孔的支撑板和权利要求1所述的模具，所述支撑板设于所述透气膜下方，用于支撑所述阴模和所述透气膜。

8.根据权利要求7所述的用于制备微针芯片的设备，其特征在于，还包括真空系统；所述真空系统包括真空泵和第一框体；所述第一框体沿所述支撑板边缘设置，并在所述支撑板一面形成具有容纳所述阴模和透气膜的容纳腔，在所述支撑板另一面形成密闭空腔，该密闭空腔与所述真空泵连通。

9.根据权利要求8所述的用于制备微针芯片的设备，其特征在于，还包括加压系统；所述加压系统包括第二框体；所述第二框体与所述第一框体相匹配，可将所述阴模和透气膜密闭于容纳腔中，且该第二框体上设有用于加压加液的加液口。

10.权利要求1所述的模具的制备方法，其特征在于，通过以下方法制备得到：

首先制备带有微针芯片针体模型的阳模；再将液态阴模溶液注入上述得到的阳模内，固化，脱模，制备得到型腔设有排气口的阴模，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；随后将透气膜覆盖于所述排气面上，即得。

11.根据权利要求10所述的模具的制备方法，其特征在于，制备带有微针芯片针体模型的阳模后，将阳模针尖朝上放置，再将液态阴模溶液注入上述步骤得到的阳模内，使阳模中微针芯片的针尖透出液态阴模溶液的液面，使针尖与空气接触制备排气口，固化，脱模，即得阴模；或

制备带有微针芯片针体模型的阳模后，将阳模针尖朝上放置，再将液态阴模溶液注入上述步骤得到的阳模内，使液态阴模溶液没过阳模中微针芯片的针尖，固化，脱模，得到单侧带有针孔的阴模；再在阴模另一侧与针孔相对应的位置打孔，制备排气口，即得阴模；或

制备带有微针芯片针体模型的阳模后，将液态的凝固液注入容器内，再将所述阳模针尖朝下置于该容器上，使针尖插入所述凝固液的液面下方，待所述凝固液凝固后，向容器内注入液态阴模溶液，使该液态阴模溶液充满凝固液和阳模之间的空腔，待所述液态阴模溶液固化后，脱模，即得阴模。

12.根据权利要求11所述的模具的制备方法，其特征在于，所述阳模包括基板、微针芯片针体模型阵列和侧板，所述微针芯片针体模型阵列设于所述基板上，所述基板上设有用于灌注液体的小孔，所述侧板与所述容器侧壁相配合，使该阳模将所述容器的开口封闭，所述侧板与所述容器的侧壁结合处设有用于调节阳模放置高度的微调旋钮。

13.一种权利要求1所述的模具的制备方法，其特征在于，通过以下方法制备得到：

将液态阴模溶液置于容器内，固化，脱模，得到无型腔的阴模；再在该阴模上打孔，制备型腔和排气口，所述阴模具有多个所述排气口的表面形成排气面；随后将透气膜覆盖于所述排气面上，即得。