CN109966632B - 中空微针及其制备方法与药物注射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中空微针及其制备方法与药物注射装置，涉及医用设备领域，该中空微针包括针体，所述针体为金刚石管，利用该中空微针能够缓解现有技术中的中空微针与生物体相容性差、强度不高易造成断针滞留的技术问题，达到避免断针和避免引发不良反应的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及医用设备技术领域，尤其是涉及一种中空微针及其制备方法与药物注射装置。
背景技术
传统给药方式主要是口服给药和注射给药，但是这些给药方式都有各自的不足。口服给药由于药物需要经过胃肠消化道，经过新陈代谢作用，药效被降低，尤其不适用于蛋白质和DNA药物；注射给药需要专业人员操作，会对人体造成痛感，也限制了它的应用范围。为了避免以上缺点且有效方便地把药物输送到人体循环系统，研究人员提出了透皮给药的概念。近几年基于生物微机电技术开发的微针阵列经皮给药技术是药物释放领域的重大技术突破。由于微针尺寸细小，长度小于1mm，可穿过皮肤角质层而不进入真皮层，因此能避免接触真皮层中的痛觉神经，不会引起疼痛。
目前微针主要分为4种：(1)实心微针，此种类型的微针材质一般为单晶硅或金属，其作用方式为预处理皮肤后移走微针，再敷上外用药物；(2)涂药微针，微针针体上包裹药物再作用于皮肤，随后药物释放；(3)聚合物微针，药物与聚合物基质混合后制作成微针再作用于皮肤，药物随聚合物溶解或溶胀而释放；(4)中空微针，类似于众多微型注射器的集合体，通过施加压力将药液注入皮内。其中，空心微针较其他几种微针给药具有生物利用度更高、起效更快等特点，此外，液体制剂通过这一类型的微针可快速到达更广阔的区域。
目前的中空微针主要为金属中空微针或硅基中空微针，其与生物体的兼容性不好，容易引发其他疾病。另外，目前的中空微针多采用脆度较大的材料，由于其强度不高，易造成断针滞留问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种中空微针，以缓解现有技术中的中空微针与生物体相容性差、强度不高易造成断针滞留的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种上述真空微针的制备方法，利用该方法制备得到的作为中空微针针体的金刚石管强度高，致密性好，且工艺过程易于操作。
本发明的第三目的在于提供一种包含上述真空微针的药物注射装置。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种中空微针，包括针体，所述针体为金刚石管。
进一步的，所述金刚石管为纳米金刚石管。
进一步的，所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。
进一步的，所述纳米金刚石管的管壁厚度为40-100nm，优选为40-80nm，进一步优选为40-50nm。
进一步的，所述纳米金刚石管的注射端口的内径小于等于给药端口的内径；
优选地，所述注射端口的内径为200-1000nm。
一种上述中空微针的制备方法，将金刚石颗粒吸附于生长基体上，然后以所述金刚石颗粒为晶种生长金刚石薄膜，之后再去除所述生长基体，得到包括金刚石管的中空微针。
进一步的，上述中空微针的制备方法包括以下步骤：先将纳米金刚石颗粒吸附于生长基体上，然后以所述纳米金刚石颗粒为晶种生长纳米金刚石薄膜，之后再去除所述生长基体，得到包括纳米金刚石管的中空微针；
优选地，所述纳米金刚石颗粒包括爆轰纳米金刚石颗粒；
优选地，先对所述纳米金刚石颗粒进行改性处理，再将所述纳米金刚石颗粒吸附于所述生长基体上；
优选地，将所述纳米金刚石颗粒与分散剂超声混合进行改性处理，得到纳米金刚石颗粒悬浊液；
优选地，所述纳米金刚石颗粒悬浊液中，纳米金刚石的质量浓度为0.005～0.5％；
优选地，所述分散剂包括对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠溶液；
优选地，所述分散剂的浓度为10-7～10-4mol/L；
优选地，所述分散剂的pH值为2～8；
优选地，对纳米金刚石颗粒悬浊液进行离心操作，得到粒径小于10nm的纳米金刚石颗粒分散液。
进一步的，所述吸附包括将所述生长基体浸渍于纳米金刚石颗粒分散液中进行吸附；
优选地，所述吸附为超声吸附，吸附时间25～35min，超声功率为3000～4000W；
优选地，吸附完成后，对生长基体进行清洗和干燥处理。
进一步的，所述生长基体为金属基体，优选为纳米铜线，进一步优选为铜微针；
优选地，先对所述生长基体进行预处理后再进行纳米金刚石颗粒的吸附；
优选地，所述预处理过程包括清洗和氢化处理；
优选地，所述氢化处理包括用化学气相沉积法进行氢化处理，工艺参数为：通入氢气，灯丝加热功率6000～800W，丝样距12～16mm，压力3500～4500Pa，时间25～35min。
进一步的，以所述纳米金刚石颗粒为晶种生长金刚石薄膜的方法包括热丝化学气相沉积法；
优选地，所述热丝化学气相沉积法的生长工艺为：甲烷流量30～35sccm，氢气流量770～830sccm，热丝功率6000～7000W，丝样距离10～15mm，压力2000～2500Pa，时间8～12min。
进一步的，去除生长基体的方法包括腐蚀法；
优选地，腐蚀法中所用腐蚀液包括酸溶液，优选为盐酸溶液；
优选地，所述盐酸溶液的浓度为30％～40％，腐蚀时间为3～7min。
进一步的，对所述金刚石管的内表面做梯度改性以使所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强；
优选地，所述梯度改性包括对所述金刚石管的内表面进行梯度腐蚀处理；
优选地，所述梯度腐蚀处理包括以下步骤：将所述纳米金刚石管竖直放置于腐蚀液蒸汽中进行蒸汽腐蚀，其中，所述纳米金刚石管的给药端口在上，所述纳米金刚石管的注射端口在下；
优选地，腐蚀液为主要由硫酸、硝酸钾、氢氧化钾和双氧水组成的混合溶液；
优选地，所述硫酸的浓度为95～98％；
优选地，所述硫酸的体积与所述硝酸钾的质量之比为(9～12)：1，所述硫酸的体积与所述氢氧化钾的质量之比为(9～12)：1，所述硫酸与所述双氧水的体积之比为(9～12)：4；
优选地，蒸汽腐蚀中的温度为150～200℃，蒸汽腐蚀时间为10～20min。
一种药物注射装置，包括上述中空微针；或，包括由上述制备方法得到的中空微针。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的中空微针，以金刚石管作为针体，其硬度和强度非常高，在给药过程中不会出现断针的现象，且金刚石与生物具有极佳的生物相容性，避免引发各种不良反应。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明的一个方面提供了一种中空微针，包括针体，所述针体为金刚石管。
本发明提供的中空微针，以金刚石管作为针体，其硬度和强度非常高，在给药过程中不会出现断针的现象，且金刚石与生物具有极佳的生物相容性，避免引发各种不良反应。
在本发明的一个优选实施方式中，所述金刚石管为纳米金刚石管。通过选用纳米金刚石管作为中空微针的针体，在注射时，可以减少病人的痛感，减少对皮肤的损伤。
在本发明的一个优选实施方式中，所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。
金刚石管内表面的亲水性以梯度方式设计，从给药端口至注射端口逐渐增强，可以使药物能够轻易从给药端口定向流动至注射端口，进入生物体内，进而实现自驱动定向给药的目的，这样可以省去外部加压装置，简化了设备组成，便于携带和使用。
其中，给药端是与给药部件连接的一端，而注射端是与人体或其他动物体接触的一端。
在本发明一个优选实施方式中，所述纳米金刚石管的管壁厚度为40-100nm，优选为40-80nm，进一步优选为40-50nm。
通过限定纳米金刚石管的管壁厚度，使中空微针的针体更为精细化，可以进一步减少使用中的刺痛感。
纳米金刚石管作为针体时，由于其尺寸微小，注射端口和给药端口的大小并未做具体限定。
在本发明的一个优选实施方式中，所述纳米金刚石管的注射端口的内径小于等于给药端口的内径；可选地，所述注射端口的内径为200-1000nm。通过限定注射端口和给药端口的相对大小，可以更好地提高给药效果。
本发明的第二个方面提供了一种上述中空微针的制备方法，将金刚石颗粒吸附于生长基体上，然后以所述金刚石颗粒为晶种生长金刚石薄膜，之后再去除所述生长基体，得到包括金刚石管的中空微针。
该方法是先在生长基体上生长出金刚石薄膜，然后再腐蚀掉生长基体的方法制备得到金刚石管，该制备方法可操作性比较强，且通过控制生长条件可以得到不同尺寸、致密性和强度的金刚石管。
在本发明一个实施方式中，中空微针的制备方法包括以下步骤：先将纳米金刚石颗粒分散吸附于生长基体上，然后以所述纳米金刚石颗粒为晶种生长纳米金刚石薄膜，之后再去除所述生长基体，得到包括纳米金刚石管的中空微针。
该纳米金刚石管通过在生长基体上先植晶再生长最后去除生长基体的方法制备得到，利用该方法制备得到的纳米金刚石管致密性好，表面缺陷少，无孔洞残留，用作中空微针时，其硬度和强度非常高，在给药过程中不会出现断针的现象，并且制备方法具有工艺简单和成本低的优点。
在本发明的一个实施方式中，所述纳米金刚石颗粒包括爆轰纳米金刚石颗粒。爆轰纳米金刚石颗粒粒径分布均匀且粒径更小，可以提高纳米金刚石薄膜的致密性。
在本发明的一个实施方式中，先对所述纳米金刚石颗粒进行改性处理，再将所述纳米金刚石颗粒分散吸附于所述生长基体上。
通过改性，可以改变纳米金刚石颗粒的带电性，使之与生长基体表面的电性相反，从而提高纳米金刚石颗粒与生长基体之间的吸附强度。
在本发明的一个实施方式中，将所述纳米金刚石颗粒与分散剂超声混合进行改性处理，得到纳米金刚石颗粒悬浊液，优选地，所述纳米金刚石颗粒悬浊液中，纳米金刚石的质量浓度为0.005～0.5％。
通过优化纳米金刚石颗粒与分散剂的混合方式，并结合特定的分散剂，可以更好地解决纳米金刚石颗粒在水中的团聚问题，使其处于分散状态，同时，还可以改变纳米金刚石颗粒电性，使纳米金刚石颗粒在生长基体上分散的均匀性更高，进而提高后续生长的纳米金刚石薄膜的生长质量，减少纳米金刚石薄膜的内部缺陷，提高纳米金刚石薄膜致密性。
在上述实施方式的纳米金刚石颗粒悬浊液中，纳米金刚石的质量浓度为0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％。
在本发明的一个实施方式中，所述分散剂包括对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠溶液；可选地，所述分散剂的浓度为10-7～10-4mol/L；可选地，所述分散剂的pH值为2～8。
通过优化分散剂的类型，可以减少分散剂的使用量。本实施方式中，只需要使用微量的分散剂就可以实现纳米金刚石颗粒的分散作用，防止其发生团聚，且只需要调节分散剂的pH值和分散剂的浓度就可以达到调节纳米金刚石颗粒表面电荷正负性的效果，提高纳米金刚石颗粒与生长基体之间的吸附强度。
在上述实施方式中，分散剂的浓度非限制性的例如可以为：10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L或10-4mol/L；分散剂的pH值非限制性的例如可以为2、3、4、5、6、7或8。
在本发明的一个实施方式中，对所述纳米金刚石颗粒悬浊液进行离心操作，得到粒径小于10nm的纳米金刚石颗粒分散液。可选地，离心操作中，离心转速为4500～5500r/min，时间5～15min。
通过离心操作得到粒径更小的纳米金刚石颗粒分散液，将生长基体置于该纳米金刚石颗粒分散液中，可以吸附粒径更小的金刚石颗粒，提高纳米金刚石颗粒吸附的致密性，从而可以生长出强度更高、密度更好的纳米金刚石薄膜。
在本发明的一个实施方式中，所述吸附包括将所述生长基体浸渍于纳米金刚石颗粒分散液中进行吸附；可选地，所述吸附为超声吸附，吸附时间25～35min，超声功率为3000～4000W；可选地，吸附完成后，对生长基体进行清洗和干燥处理。
通过优化吸附工艺，以进一步提高纳米金刚石颗粒与生长基体之间的吸附强度，同时提高吸附的纳米金刚石颗粒之间的致密性。
在本发明的一个实施方式中，所述生长基体为金属基体，优选为纳米铜线，进一步优选为铜微针；利用铜微针做生长基体，可以实现纳米金刚石颗粒的高密度吸附。
在本发明的一个实施方式中，先对所述生长基体进行预处理后再进行纳米金刚石颗粒的吸附；可选地，所述预处理过程包括清洗和氢化处理。通过预处理，以去除生长基体表面的脏污，并改善生长基体表面的电性，提高其与纳米金刚石颗粒的吸附强度和吸附密度。
在本发明的一个实施方式中，所述清洗包括先用去离子水超声清洗，再用丙酮超声清洗，然后干燥的步骤。
在本发明的一个实施方式中，所述氢化处理包括用化学气相沉积法进行氢化处理，工艺参数为：通入氢气，灯丝加热功率6000～800W，丝样距12～16mm，压力3500～4500Pa，时间25～35min。
在本发明的一个实施方式中，以所述纳米金刚石颗粒为晶种生长金刚石薄膜的方法包括热丝化学气相沉积法；可选地，所述热丝化学气相沉积法的生长工艺为：甲烷流量30～35sccm，氢气流量770～830sccm，热丝功率6000～7000W，丝样距离10～15mm，压力2000～2500Pa，时间8～12min。利用热丝化学气相沉积法生长金刚石薄膜，操作简单，工艺成熟，适合工业化批量生产。
可以理解的是，去除所述生长基体的方法包括但不限于腐蚀法；可选地，腐蚀法中所用腐蚀液包括但不限于酸溶液。
在本发明的一个实施方式中，腐蚀液为盐酸溶液；可选地，所述盐酸的浓度为30％～40％，腐蚀时间为3～7min。该方法可以在快速溶解铜微针的同时，不对纳米金刚石管造成任何损伤。
在本发明的一个实施方式中，对所述金刚石管的内表面做梯度改性以使所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。
采用上述改性方法，通过改性处理使金刚石管内表面的疏水性改为亲水性，可以使水溶性的注射用药物更易于在金刚石管内传输；同时，该改性方法使金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强，这样，从给药端口至注射端口注射药物与金刚石管内表面的作用力逐渐增加，使金刚石管对注射用药物形成一种自吸力作用，自动从药端口向注射端口流动，因此，能够实现自驱动给药，避免使用额外的加压设备。
可以理解的是，所述梯度改性包括但不限于对所述金刚石管的内表面进行梯度腐蚀处理；可选地，所述梯度腐蚀处理包括以下步骤：将所述纳米金刚石管竖直放置于腐蚀液蒸汽中进行蒸汽腐蚀，其中，所述纳米金刚石管的给药端口在上，所述纳米金刚石管的注射端口在下。
将所述纳米金刚石管竖直放置于腐蚀液蒸汽中进行蒸汽腐蚀，此时腐蚀蒸汽在纳米金刚石管内部凝结为腐蚀液体后，腐蚀液体从上至下流动，在纳米金刚石管内部从上至下形成梯度腐蚀，即随着腐蚀液向下逐渐堆积，纳米金刚石管内部从上至下腐蚀程度逐步增加，使纳米金刚石管内部的亲水性从上至下逐步增强。利用该梯度腐蚀方式得到的纳米金刚石管可以使药物能够轻易从给药口端定向流动至人体，实现自驱动定向给药的目的，这样做可以省去外压力装置，简化了设备，方便携带。
在本发明的一个实施方式中，腐蚀液为主要由硫酸、硝酸钾、氢氧化钾和双氧水组成的混合溶液；可选地，所述硫酸的浓度为95～98％；可选地，所述硫酸的体积与所述硝酸钾的质量之比为(9～12)：1，所述硫酸的体积与所述氢氧化钾的质量之比为(9～12)：1，所述硫酸与所述双氧水的体积之比为(9～12)：4；可选地，蒸汽腐蚀中的温度为150～200℃，蒸汽腐蚀时间为10～20min。
通过优化腐蚀液的组成及腐蚀条件，可以进一步提高腐蚀效果，使阶梯腐蚀的差异化程度更佳明显，从而进一步提高纳米金刚石管的自驱动定向给药的驱动力。
本发明的第三个方面提供了一种药物注射装置，包括上述中空微针；或，包括由上述制备方法得到的中空微针。
下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。该纳米金刚石管的管壁厚度为40nm，注射端口的内径小于等于给药端口的内径，所述注射端口的内径为200nm。
实施例2
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。该纳米金刚石管的管壁厚度为70nm，注射端口的内径小于等于给药端口的内径，所述注射端口的内径为500nm。
实施例3
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。该纳米金刚石管的管壁厚度为100nm，注射端口的内径小于等于给药端口的内径，所述注射端口的内径为1000nm。
实施例4
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。
本实施例的中空微针中的纳米金刚石管的制备方法包括以下步骤：
步骤a)生长基体预处理：选用铜微针或纳米铜线作为生长基体，先在去离子水中超声清洗2min，然后在丙酮中超声清洗5分钟后空气中静止干燥；之后将清洗过后的生长基体置于CVD炉中进行氢化处理，热丝功率7000W，丝样距离15mm，通入氢气，压力设置为4000Pa，时间为30分钟；
步骤b)配制纳米金刚石悬浊液：采用对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠作为分散剂，去离子水为溶剂，分散剂的浓度为10-7mol/L，pH为2，然后将爆轰纳米金刚石粉加至分散剂溶液中，纳米金刚石的质量浓度为0.005wt％，超声混合15min，得到纳米金刚石粉悬浊液；
步骤c)制备纳米金刚石分散液：将得到的纳米金刚石悬浊液进行离心处理，得到粒径小于10nm的纳米金刚石分散液；离心操作中，转速为5000r/min，时间10min；
步骤d)吸附处理：将生长基体放入纳米金刚石分散液中进行超声处理，使纳米金刚石颗粒吸附在生长基体表面，超声时间为30min，功率为3500W；吸附完成后将吸附有纳米金刚石颗粒的生长基体取出，依次浸入去离子水和酒精中清洗，然后在空气中干燥；
步骤e)生长纳米金刚石薄膜：将吸附有纳米金刚石颗粒的生长基体放置在热丝化学气相沉积设备中生长纳米金刚石薄膜，生长工艺为：甲烷32sccm，氢气800sccm，热丝功率6500W，丝样距离12mm，压力2200Pa，时间10分钟；
步骤f)腐蚀生长基体：生长完成后，取出纳米金刚石薄膜与生长基体的共同体置于盐酸中，盐酸浓度为37％，时间为5分钟，将生长基体腐蚀去掉后得到纳米金刚石管。
实施例5
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。该纳米金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。
本实施例的中空微针中的纳米金刚石管的制备方法包括以下步骤：
步骤a)生长基体预处理：选用铜微针或纳米铜线作为生长基体，先在去离子水中超声清洗2min，然后在丙酮中超声清洗5分钟后空气中静止干燥；之后将清洗过后的生长基体置于CVD炉中进行氢化处理，热丝功率7000W，丝样距离15mm，通入氢气，压力设置为4000Pa，时间为30分钟；
步骤b)配制纳米金刚石悬浊液：采用对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠作为分散剂，去离子水为溶剂，分散剂的浓度为10-7mol/L，pH为2，然后将爆轰纳米金刚石粉加至分散剂溶液中，纳米金刚石的质量浓度为0.005wt％，超声混合15min，得到纳米金刚石粉悬浊液；
步骤c)制备纳米金刚石分散液：将得到的纳米金刚石悬浊液进行离心处理，得到粒径小于10nm的纳米金刚石分散液；离心操作中，转速为5000r/min，时间10min；
步骤d)吸附处理：将生长基体放入纳米金刚石分散液中进行超声处理，使纳米金刚石颗粒吸附在生长基体表面，超声时间为30min，功率为3500W；吸附完成后将吸附有纳米金刚石颗粒的生长基体取出，依次浸入去离子水和酒精中清洗，然后在空气中干燥；
步骤e)生长纳米金刚石薄膜：将吸附有纳米金刚石颗粒的生长基体放置在热丝化学气相沉积设备中生长纳米金刚石薄膜，生长工艺为：甲烷32sccm，氢气800sccm，热丝功率6500W，丝样距离12mm，压力2200Pa，时间10分钟；
步骤f)腐蚀生长基体：生长完成后，取出纳米金刚石薄膜与生长基体的共同体置于盐酸中，盐酸浓度为37％，时间为5分钟，将生长基体腐蚀去掉后得到纳米金刚石管；
步骤g)对纳米金刚石管进行梯度腐蚀处理：将纳米金刚石管竖直放置于腐蚀溶液的上方，腐蚀溶液为98％浓硫酸50ml、硝酸钾5克、氢氧化钾5克和双氧水20ml的混合溶液，在180℃温度下蒸15min得到梯度改性的纳米金刚石管。
实施例6
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。该纳米金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。本实施例的中空微针中的纳米金刚石管的制备方法与实施例5相比，不同在于配制纳米金刚石悬浊液的工艺过程不同。
本实施例中的纳米金刚石悬浊液的配制过程如下：采用对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠作为分散剂，去离子水为溶剂，分散剂的浓度为10-5mol/L，pH为4，然后将爆轰纳米金刚石粉加至分散剂溶液中，纳米金刚石的质量浓度为0.02％，超声混合15min，得到纳米金刚石粉悬浊液。
除上述不同之外，其余制备过程与实施例5相同。
实施例7
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。该纳米金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。本实施例的中空微针中的纳米金刚石管的制备方法与实施例5相比，不同在于配制纳米金刚石悬浊液的工艺过程不同。
本实施例中的纳米金刚石悬浊液的配制过程如下：采用对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠作为分散剂，去离子水为溶剂，分散剂的浓度为10-4mol/L，pH为7，然后将爆轰纳米金刚石粉加至分散剂溶液中，纳米金刚石的质量浓度为0.3％wt.％，超声混合15min，得到纳米金刚石粉悬浊液。
除上述不同之外，其余制备过程与实施例5相同。
实施例8
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。该纳米金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。本实施例的中空微针中的纳米金刚石管的制备方法与实施例5相比，不同在于对纳米金刚石管进行梯度腐蚀处理的工艺过程不同。
本实施例中的对纳米金刚石管进行梯度腐蚀处理过程如下：将纳米金刚石管竖直放置于腐蚀溶液的上方，腐蚀溶液为98％浓硫酸45ml、硝酸钾4克、氢氧化钾5克和双氧水18ml的混合溶液，在160℃温度下蒸20min得到梯度改性的纳米金刚石管。
除上述不同之外，其余制备过程与实施例5相同。
实施例9
本实施例是一种中空微针，包括针体，所述针体为纳米金刚石管。该纳米金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强。本实施例的中空微针中的纳米金刚石管的制备方法与实施例5相比，不同在于对纳米金刚石管进行梯度腐蚀处理的工艺过程不同。
本实施例中的对纳米金刚石管进行梯度腐蚀处理过程如下：将纳米金刚石管竖直放置于腐蚀溶液的上方，腐蚀溶液为98％浓硫酸60ml、硝酸钾5克、氢氧化钾5克和双氧水20ml的混合溶液，在200℃温度下蒸12min得到梯度改性的纳米金刚石管。
除上述不同之外，其余制备过程与实施例5相同。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种中空微针，其特征在于，包括针体，所述针体为金刚石管；
所述金刚石管包括内表面和外表面，所述金刚石管包括注射端口以及给药端口，所述金刚石管通过中空微针的制备方法进行制备，所述中空微针的制备方法包括：
对所述金刚石管的内表面做梯度改性以使所述金刚石管内表面的亲水性从所述给药端口至所述注射端口逐渐增强；
所述梯度改性为对所述金刚石管的内表面进行梯度腐蚀处理；
所述梯度腐蚀处理包括以下步骤：将所述金刚石管竖直放置于腐蚀液蒸汽中进行蒸汽腐蚀，其中，所述金刚石管的给药端口在上，所述金刚石管的注射端口在下；
所述腐蚀液为主要由硫酸、硝酸钾、氢氧化钾和双氧水组成的混合溶液；
所述硫酸的浓度为95～98%；
所述硫酸的体积与所述硝酸钾的质量之比为（9～12）：1，所述硫酸的体积与所述氢氧化钾的质量之比为（9～12）：1，所述硫酸与所述双氧水的体积之比为（9～12）：4；
所述蒸汽腐蚀中的温度为150～200℃，蒸汽腐蚀时间为10～20min。
2.根据权利要求1所述的中空微针，其特征在于，所述金刚石管为纳米金刚石管；
所述金刚石管内表面的亲水性从给药端口至注射端口逐渐增强；
所述纳米金刚石管的管壁厚度为40-100nm、40-80nm、40-50nm中任一取值范围；
所述纳米金刚石管的注射端口的内径小于等于给药端口的内径；
所述注射端口的内径为200-1000nm。
3.一种权利要求1或2所述的中空微针的制备方法，其特征在于，将金刚石颗粒吸附于生长基体上，然后以所述金刚石颗粒为晶种生长金刚石薄膜，之后再去除所述生长基体，得到包括金刚石管的中空微针。
4.根据权利要求3所述的中空微针的制备方法，其特征在于，将纳米金刚石颗粒吸附于生长基体上，然后以所述纳米金刚石颗粒为晶种生长纳米金刚石薄膜，之后再去除所述生长基体，得到包括纳米金刚石管的中空微针；
所述纳米金刚石颗粒包括爆轰纳米金刚石颗粒；
先对所述纳米金刚石颗粒进行改性处理，再将所述纳米金刚石颗粒吸附于所述生长基体上；
将所述纳米金刚石颗粒与分散剂超声混合进行改性处理，得到纳米金刚石颗粒悬浊液；
所述纳米金刚石颗粒悬浊液中，纳米金刚石的质量浓度为0.005～0.5%；
所述分散剂包括对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠溶液；
所述分散剂的浓度为10-7～10-4mol/L；
所述分散剂的pH值为2～8；
对纳米金刚石颗粒悬浊液进行离心操作，得到粒径小于10nm的纳米金刚石颗粒分散液。
5.根据权利要求3或4所述的中空微针的制备方法，其特征在于，所述吸附包括将所述生长基体浸渍于纳米金刚石颗粒分散液中进行吸附；
所述吸附为超声吸附，吸附时间25～35min，超声功率为3000～4000W；
吸附完成后，对生长基体进行清洗和干燥处理。
6.根据权利要求3或4所述的中空微针的制备方法，其特征在于，所述生长基体为金属基体；
先对所述生长基体进行预处理后再进行纳米金刚石颗粒的吸附；
所述预处理过程包括清洗和氢化处理；
所述氢化处理包括用化学气相沉积法进行氢化处理，工艺参数为：通入氢气，灯丝加热功率7000W，丝样距15mm，压力4000Pa，时间30min。
7.根据权利要求6所述的中空微针的制备方法，其特征在于，所述生长基体为纳米铜线。
8.根据权利要求3或4所述的中空微针的制备方法，其特征在于，以纳米金刚石颗粒为晶种生长金刚石薄膜的方法包括热丝化学气相沉积法；
所述热丝化学气相沉积法的生长工艺为：甲烷流量30～35sccm，氢气流量770～830sccm，热丝功率6000～7000W，丝样距离10～15mm，压力2000～2500 Pa，时间8～12min。
9.根据权利要求3或4所述的中空微针的制备方法，其特征在于，去除生长基体的方法包括腐蚀法；
所述腐蚀法中所用腐蚀液包括酸溶液，所述酸溶液为盐酸溶液；
所述盐酸溶液的浓度为30%～40%，腐蚀时间为3～7min。
10.一种药物注射装置，其特征在于，包括权利要求1或2所述的中空微针；
或，
包括由权利要求3-9任一项所述的制备方法得到的中空微针。
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| 金刚石薄膜的制备研究综述;黄磊 等;集成技术;第6卷(第4期);70-79 * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN109966632A (zh) | 2019-07-05 |
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