CN110382036A - 使用两种材料的多层片材制造微针阵列的方法 - Google Patents

使用两种材料的多层片材制造微针阵列的方法 Download PDF

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Abstract

一种形成具有交替的材料层的微针阵列的方法，包括通过切割、装配和拉伸步骤转变多层片材以形成拉伸的、堆叠的多层片材。拉伸的、堆叠的多层片材被切割、装配和拉伸以形成膜，膜被加热，并且使膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。

Description

使用两种材料的多层片材制造微针阵列的方法
技术领域
本申请涉及经由变温挤出和压纹技术形成的成型微针阵列。
背景技术
微针对于递送某些治疗剂是有吸引力的。这些针作为治疗剂递送的模式可能是特别理想的，因为有可能用无痛替代方案代替带针头的注射器型注射。微针可以几乎无痛，因为与传统的注射器和皮下针不同，它们不会穿透到足以接触神经的深度而是仅穿透皮肤的最外层。此外，较浅的穿透也可以减少感染或受伤的风险。微针还可以促进更精确剂量的治疗剂的递送，这使得能够在治疗中使用较低的剂量。用于药物递送的微针的其他优势包括简化的物流(不需要冷链)、患者自己给药的能力(不需要医生、护士，减少了人员运输)。除了治疗剂递送、药物递送，微针也已被研究用于诊断应用。可以分析通过穿刺的皮肤出来的体液中的例如葡萄糖或胰岛素。
微针通常需要允许以最低成本并且因此最短的可能循环时间进行批量生产的制造工艺。为了使模具纹理和形状适当地转印到成型的零件上，高流动性可能是必要的，尤其是在极高剪切速率下具有低黏度。此外，从生产模具的良好释放对于减少循环时间以提高成本效率是重要的。由此形成的针应当展现出良好的强度以防止微针在使用期间断裂。虽然微针的使用和关于形成它们的考虑因素存在许多好处，但是微针生产中仍存在一些挑战。制备展现出一定纵横比的微针以便锋利的尖端和刀片穿刺皮肤将是有益的。
发明内容
本公开内容的方面涉及形成微针阵列的方法，其包括：通过以下方式转变多层片材：a)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和b)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；c)拉伸堆叠的多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸以形成拉伸的、堆叠的多层片材，通过以下方式转变拉伸的、堆叠的多层片材：a)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，和b)装配第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成第二堆叠的多层片材；c)拉伸第二堆叠的多层片材以使第二堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸以形成膜，加热膜；和使膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
其他方面涉及通过以下方法形成的微针阵列，该方法包括：通过以下方式转变多层片材：a)切割多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和b)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；c)拉伸堆叠的多层片材以使堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸以形成拉伸的、堆叠的多层，通过以下方式转变拉伸的、堆叠的多层片材：a)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，和b)装配第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，使得第一拉伸的、堆叠的多层片材部分放置在第二拉伸的、堆叠的多层片材上以形成第二拉伸的、堆叠的多层片材；和c)拉伸堆叠的多层片材以延伸第二拉伸的、堆叠的多层片材的维度以形成膜，加热膜；并且使得膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
本公开内容涉及用于形成微针阵列的系统，该系统包括：多层片材，其中第一层包括第一聚合物，并且第二层包括第二聚合物，其中多层片材通过以下方式转变：a)拉伸多层片材以延伸多层片材的维度，b)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和c)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；支撑元件，其配置为定位转变的堆叠的多层片材；反压元件，其邻近支撑元件设置使得堆叠的多层片材设置在支撑元件和反压元件之间，其中反压元件包括朝向堆叠的多层片材定向的反压元件的表面上的多个凹槽；和热源，其配置为加热堆叠的多层片材。
附图说明
图1提供了根据本公开内容的方面的具有保护层的多层片材的示意图。
图2提供了根据本公开内容的方面转变多层片材的方法的示意图。
图3提供了常规压纹工艺的描述。
图4提供了根据本公开内容的方面的多层片材的压纹工艺的描述。
具体实施方式
通过参考本公开内容的以下详细描述和本文包括的实施例可以更容易地理解本公开内容。
微针可以用于递送治疗剂或抽出血液，而不会像传统针一样穿透组织那么深。这种微针可以单独使用或者作为针的阵列使用。针通常以较低成本通过批量生产而生产。为了有效地起到治疗剂递送机构或治疗工具的作用，微针必须足够锋利以穿透真皮表面，同时仍保持相对无痛的好处。因而，期望给定的微针生产阵列在形成的微针中展现出一定的纵横比，同时在使用期间保持它们的结构完整性和强度。由聚碳酸酯(PC)形成的常规微针阵列在应用中显示良好的合适刚度，但是在经由注射成型加工期间可能倾向于不能满足微针模具(或微针主结构)的高纵横比。这也可能导致针尖端的较差复制。由半结晶材料比如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成的常规微针阵列显示良好的加工能力。PBT阵列的延展行为可以促进穿刺皮肤表面。但是，整体机械性能表明这些PBT针可能不如PC微针强。例如，PBT的半结晶微针可能倾向于更弯曲，并且虽然针的锐度最初是良好的，但是随着时间推移针尖可能会变钝。此外，微针阵列的耐化学性可以满足监管的关键质量特性(CTQ)的要求。在生产、灭菌、储存期间和/或在微针阵列的使用期间，治疗剂的活性成分、载体/涂层和形成微针阵列的材料之间应当存在极少的化学反应或不存在化学反应。这种相互作用可能破坏或改变活性成分，影响针性质，或二者。在各个方面，根据本文所述的方法形成的微针阵列展现出常规微针阵列中可能缺乏的强度和延展性二者。
层叠结构中PC和PBT的组合有助于获得PC的硬度(尤其在尖端区域)并且并入PBT的延展行为以形成混合的微针阵列。形成具有期望的不同的纵横比、强度和机械性能的微针阵列的系统和方法足以提供微针中锋利的尖端和锋利的刀片以适当地穿透或切割皮肤。
根据本公开内容的方面，形成微针阵列的方法可以包括转变多层片材。多层片材可以通过以下方式转变：拉伸多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸，切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材。然后可以转变堆叠的多层片材。转变堆叠的多层片材可以包括：a)拉伸堆叠的多层片材以使堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸，b)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，和c)装配第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，使得第一堆叠的多层片材部分放置在第二堆叠的多层片材上以形成膜。膜可以被加热并且其一部分可以移位到模具的多个凹槽内以在膜的表面上形成多个凸起。
用于形成本文所述的微针阵列的多层片材可以包括至少两层。本公开内容的多层片材预期包括大量的层。例如，所公开的多层片材可以包括高达大约512个层。这些层可以包括各种材料。每个层可以包括不同类型的材料。在给定的多层片材中，片材可以包括交替的材料层。
可以经由挤出不同的材料比如聚合物形成多层片材。例如，多层片材可以通过挤出交替的聚合物材料形成。图1呈现了示例性多层片材，其显示了由聚合物A和聚合物B形成的交替层。这些交替的聚合物层可以包括聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。例如，第一层可以包括聚碳酸酯，多层片材的第二层可以包括PBT；第三层可以包括聚碳酸酯；等等。多层片材可以形成有保护表层。这些表层，图1中指定为聚合物C，可以与多层片材一起挤出。也就是说，可以挤出第一表层并且可以在其上挤出多层片材的第一层。可以在第一层上挤出多层片材的第二层，可以在第二层上挤出第三层，等等，直到在先前的层上挤出第n层。可以在多层片材的第n层上挤出第二表层。保护表层可以防止在挤出之后的冷却期间、在储存期间或其他操作对多层片材的物理损坏。例如，在成型工艺之前形成的多层片材可以作为卷储存。用于表层的示例性材料可以包括聚丙烯或聚碳酸酯。
本公开内容的多层片材可以被转变。将多层转变成堆叠的多层片材可以包括切割多层片材以提供多层片材的分离部分。然后可以将分离部分堆叠在另一个的顶上。切割并堆叠的多层片材可以被拉伸。拉伸多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸以提供拉伸的多层片材。例如，由于片材通常是平面的，多层片材可以在x-方向、y-方向或两者上拉伸。多层片材的拉伸可以导致对应于拉伸方向的多层片材的各个相应层的厚度减小。多层片材的拉伸可以导致对应于拉伸方向的多层片材的厚度减小。拉伸可以发生至少多层片材的宽度的1.5倍。机器可以用于进行多层片材的转变。示例性机器可以从Nordson EDI获得，其包括分裂元件以根据式2n+1创建层。
然后可以切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分。可以进行切割使得第一多层片材部分和第二多层片材部分具有大约相同的尺寸。在一些实例中，第一多层片材部分和第二多层片材部分不具有大约相同的尺寸。
在一些实例中，可以在拉伸之前切割多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分。也就是说，切割可以在拉伸多层片材之前或之后发生以便提供第一多层片材部分和第二多层片材部分。可以进行切割使得第一多层片材部分和第二多层片材部分具有大约相同的尺寸。然而，第一多层片材部分和第二多层片材部分不需要具有大约相同的尺寸。
可以装配第一多层片材部分和第二多层片材部分。装配第一和第二多层片材部分可以包括定向或定位片材部分使得片材部分沿着彼此的平面表面接触。
拉伸、切割和堆叠，或切割、堆叠和拉伸的整个重复工艺可以被称为Baker形成。图2显示了本公开内容的多层片材的Baker形成。多层片材20可以包括第一层202和第二层204。多层片材2可以被横向，即，在与单独的层202、204的层叠方向相反的方向上拉伸，以提供拉伸的多层片材22。拉伸的多层片材然后可以被切割成例如两半以提供第一多层片材部分24和第二多层片材部分26。如所显示，第一多层片材部分24和第二多层片材部分26中的每个可以包括两个层202、204。第一多层片材部分24和第二多层片材部分26可以邻近彼此堆叠，更具体地，在彼此之上堆叠，以提供堆叠的多层片材28，从而完成第一转变。如所显示，堆叠的多层片材28包括第一层202和第二层204的四个交替层。
在第二转变，堆叠的多层片材28可以被拉伸以提供第二拉伸的多层片材30。第二拉伸的多层片材30可以被切割成例如两半以提供第三多层片材部分32和第四多层片材部分34。如所显示，第三多层片材部分32和第四多层片材部分34中的每个可以包括四个层，即，第一层202和第二层204的四个交替层。第三多层片材部分32和第四多层片材部分34可以邻近彼此堆叠，更具体地，在彼此之上堆叠，以提供第二堆叠的多层片材36，从而完成第二转变。本文所述的转变可以如所述的那样继续直到存在例如第一层202和第二层204的512个交替层。.
本公开内容的多层片材的交替层可以允许改善的耐化学性。多层片材的外层，即，与环境空气接触的层，可以选自展现出耐化学性或弹性的材料。例如，材料可以抵抗腐蚀性溶剂。此外，该材料可以展现出与可以与微针阵列一起使用的治疗剂的活性剂的最小反应性或没有反应性。
在一些实例中，在成型之前，多层片材可以具有大约250微米(μm)至大约900μm的宽度以经由适当的工艺形成微针阵列。同样在成型之前可以移除表层。表层的移除可以通过物理移除比如剥离实现。
在某些方面，多层片材可以形成，并且在一些方面可以转变，使得多层片材(或堆叠的多层片材)的最上层包括聚碳酸酯。(堆叠的)多层片材的最上层可以位于将与配置为形成微针阵列中的微针的顶点或尖端的微针模具部分接触的片材部分上。设置在微针阵列模具的顶点上的聚碳酸酯可以为形成的微针阵列提供锋利的尖端。通常，聚碳酸酯材料具有与可比较的聚酯比如PBT更高的抗冲击性，并且因而可以保持更锋利的针尖端。作为多层片材的交替层的组分的PBT可以提供使用阵列形成的微针的柔韧性。也就是说，因为材料允许弯曲，PBT和其他半结晶聚合物的性质比如延展性可以允许形成的微针具有更高的耐久性。
形成微针阵列可以包括在包括堆叠的多层片材的膜的表面上形成多个凹陷。凸起的形成可以通过加热膜并且将包括堆叠的多层片材的膜的至少一部分移位到对应于微针阵列的配置的多个凹槽内而发生。多个凹槽例如可以是模具的至少一部分。膜可以被加热至高达膜的玻璃化转变温度的最小值，并且压力可以被施加以将膜的至少一部分移位到多个凹槽内。在具体实例中，膜的至少一部分可以被移位到热压纹模具的多个凹槽内。
多个凹槽中的凹槽的至少一部分可以展现出对应于微针的几何形状的几何形状。例如，凹槽可以展现出半锥体几何形状，其中半锥体的两个边长形成对应于模具中形成的微针的穿透点的顶点。因而每个凹槽可以具有一定的基底尺寸和顶点，以及相应的顶角。在一个实例中，多个凹槽可以具有四方锥几何形状，其具有100μm的基底和250μm的边长。在进一步的实例中，多个凹槽的至少一部分的尺寸可以相对于彼此变化。这种尺寸的变化产生微针阵列中不同的纵横比。例如，每个凹槽的半锥体几何形状的边长可以变化。
在各个方面中，膜可以设置在压纹模具上或邻近压纹模具。压纹可以用于将纹理或图案赋予许多产品，包括纺织品、纸、合成材料、金属、木材和聚合材料。在压纹工艺中，使基板在压力下与在压纹辊或模具上雕刻或以其他方式形成的图案的深度和/或轮廓一致。压纹可以通过使基板穿过一个或多个图案化的压纹辊来完成，该一个或多个图案化的压纹辊设定为向基板施加一定的压力和穿透深度。当基板被保持在压纹模具内时，模具上的图案被赋予基板上。
给定的压纹模具的图案可以是成对的或非成对的。在成对的压纹模具中，模具的一部分上的图案可以与成对的辊中的第二个或另一个上的图案相同或相似、补充或“成对”。非成对的压纹模具上的图案不与另一个辊上的图案相同地匹配。根据所期望的结果，可以使用任一类型的压纹模具。根据本文所述的方法，各种类型的压纹工艺可以用于形成微针阵列。图3中显示了常规的热压纹模具。压纹步骤的过程显示为(A)、(B)和(C)，分别包括放置/加热、成型和脱模。在热压纹工艺(A)中，基板(以片材的形式)10可以位于热压纹模具的下部302。基板可以位于热压纹模具的下部302和上部304之间。例如，热可以经由下部302施加至基板10。热压纹模具的上部304可以包括待赋予基板的纹理或图案306。在成型步骤(B)中，上部304和下部302可以接合。接合上部304和下部302可以指使部分304、302接触。使上部304和下部302接触，使得基板移位到热压纹模具的上部304的纹理或图案中。上部304和下部302中的一个或两个可以配置为加热基板以促进基板10移位到模具上部304的纹理或图案306中。在成型步骤(C)中，上部304和下部302可以分离以释放模具部分304、302脱离接触，这使得基板10脱模以提供具有上部304的纹理或图案306的成型零件310。
根据本公开内容的各个方面，热压纹可以施加至如本文所述的转变的多层片材以提供微针阵列的改进的生产。本公开内容的方法可以将热压纹施加至转变的多层片材以提供微针阵列，热压纹模具的一部分可以用作微针阵列的模具；热压纹模具的图案或纹理包括展现出适合用于微针的反向几何形状的凹陷。
如本文所述，形成微针阵列的方法可以包括通过以下方式转变多层片材：a)拉伸多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸，b)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和c)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；通过以下方式转变堆叠的多层片材：a)拉伸堆叠的多层片材以延伸堆叠的多层片材的至少一个维度，b)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，和c)装配第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，使得第一堆叠的多层片材部分放置在第二堆叠的多层片材上以形成膜；加热膜；并且使得膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
用于形成微针阵列的合适的系统可以包括多层片材，其如本文所述地转变，支撑元件，其配置为定位转变的堆叠的多层片材；反压元件，其邻近支撑元件设置，使得堆叠的多层片材设置在支撑元件和反压元件之间，其中反压元件包括朝向堆叠的多层片材定向的反压元件表面上的多个凹槽；和热源，其配置为加热堆叠的多层片材。反压元件的凹槽可以经由机械加工形成以实现具有几何形状和形成所期望的微针阵列的足够纵横比的凹槽。作为实例，反压元件可以包括多个凹槽，其量为在与堆叠的多层片材(或如本文所述的膜)接触的反压元件的表面上每平方厘米至少大约100个凸起。
机械加工以形成反压元件的多个凹槽可以经由例如机械结构化、经由微电子放电机械加工、经由激光冲击钻孔、或根据LIGA结构化形成。LIGA可以指结合光刻、电镀和复制以在例如钢制品中形成微结构的工艺。
图4呈现了根据本公开内容的方面的示例性热压纹工艺。在热压纹工艺(A)中，转变的多层片材40可以位于热压纹模具的下部440。转变的多层片材40可以位于热压纹模具的下部440和上部442之间。例如，热可以经由下部302施加至转变的多层片材40。热压纹模具的上部442可以包括在其间的多个凹槽446。多个凹槽446中的凹槽可以对应于微针阵列中的微针的几何形状。具体地，凹槽可以具有半锥体几何形状，其中半锥体几何形状的两个边长相交以形成顶点。凹槽的顶点可以对应于热压纹模具中形成的微针的端或尖端。
在成型步骤(B)中，上部442和下部440可以接合。接合上部442和下部440可以指使部分442、440接触。使上部442和下部440接触，使得多层片材40的至少一部分移位到上模具部分的多个凹槽446的至少一部分内。上部442和下部440可以进一步配置为加热多层片材40。在成型步骤(C)或脱模中，上部442和下部440可以分离以释放模具部分442、440使其不接触以脱模，从而在转变的多层片材40的表面上提供多个突出。上部可以用做反压元件以使得多层片材40移位到多个凹槽446内。将转变的多层片材40移位到热压纹模具的上部442的多个凹槽内，因而形成微针阵列。
在一些方面，上模具部分的凹陷可以以具体的重复图案定向。然而，在进一步的实例中，凹陷可以随机分布在上模具部分上。因而，凹陷在上模具部分中的定向可以对应于所得微针阵列中的图案或者可以以随机配置提供微针阵列。
如本文所提供，(转变的)多层片材可以在热压纹模具中定向，使得多层片材(或堆叠的多层片材)的最上层包括聚碳酸酯。(转变的)多层片材的最上层可以指最靠近包括用于复制的图案或纹理的模具部分的片材层。在此，包括用于复制的图案或纹理的模具可以是微针模具或微针微结构模具。因而，多层片材的最上层可以在热压纹成型设备中定向，使得最上层将与微针模具的一部分接触，微针模具的该部分配置为形成微针阵列中的微针的顶点或尖端。在一些实例中，聚碳酸酯可能是期望的，因为待设置在微针阵列模具的顶点上的多层片材的最上层可以为所形成的微针阵列提供锋利的尖端。根据给定的微结构模具的哪个部分在其中具有微针微结构，多层片材可以被定向使得包括聚碳酸酯的层朝向包括微结构的模具部分定向。
考虑到本文所述的多层片材的交替层，根据本公开内容，比如PC形成的微针可以具有牢固尖端，和耐用的微针体的好处。某些材料可以用于为由本文所述的多层片材形成的微针体提供耐久性和一定的柔韧性。这些材料可以包括作为提供延展性的半结晶聚合物的聚酯。其他示例性聚酯可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCTG)、聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCT)、间苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCTA)和TritanTM(来自Eastman Chemical的对苯二甲酸二甲酯、1,4-环己烷二甲醇和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的组合)。作为多层片材的交替层的组分的PBT可以提供使用本文所述的系统和方法形成的微针体的柔韧性。特定的PBT树脂可包括可从SABICTM获得的PBT和/或PET树脂的ValoxTM line的树脂。XylexTM，PC和无定形聚酯的组合是另一种有用的树脂。
在各个方面中，多层片材可以包括聚合材料的交替层。可以在模具内将所公开的热压纹工艺中用于形成微针阵列的多层片材加热至交替聚合材料的至少大约最小玻璃化转变温度的温度。
多层片材可以包括聚碳酸酯的交替层。如本文所使用的术语“聚碳酸酯(polycarbonate)”或“聚碳酸酯(polycarbonates)”包括共聚碳酸酯、均聚碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。术语聚碳酸酯可以进一步限定为具有式(1)的重复结构单元的组合物：
其中R1基团总数的至少60％是芳族有机基团并且其余量为脂肪族、脂环族或芳族基团。在进一步的方面，每个R1是芳族有机基团，并且更优选地是式(2)的基团：
─A1─Y1─A2─(2)，
其中A1和A2中的每个是单环二价芳基基团，并且Y1是将A1与A2分开的具有一个或两个原子的桥连基团。在各个方面，一个原子将A1与A2分开。例如，这种类型的基团包括但不限于基团，比如─O─、─S─、─S(O)─、─S(O2)─、─C(O)─、亚甲基、环己基-亚甲基，2-[2.2.1]-二亚环庚基、亚乙基、异亚丙基、新亚戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基和亚金刚烷基。桥连基团Y1优选地是烃基或饱和烃基，比如亚甲基、亚环己基或异亚丙基。聚碳酸酯材料包括在美国专利号7,786,246中公开和描述的材料，其全部通过引用并入本文。聚碳酸酯聚合物可以通过本领域技术人员已知的方法制造。示例性聚碳酸酯可以包括LEXANTM HF1110。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是指半结晶热塑性材料。PBT通常经由丁二醇和纯化的对苯二甲酸的聚合形成。
本公开内容的示例性聚合物可以包括添加剂，比如脱模剂，以促进形成的微针阵列从模具组件中喷射出。脱模剂的实例包括脂肪族和芳族羧酸及其烷基酯，例如硬脂酸、山萮酸、季戊四醇四硬脂酸酯、三硬脂酸甘油酯和乙二醇二硬脂酸酯。聚烯烃比如高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和类似的聚烯烃均聚物和共聚物也可用作脱模剂。一些组合物使用季戊四醇四硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、蜡或聚α烯烃。基于组合物的总重量，脱模剂在组合物中通常以0.05至10wt.％，具体地0.1至5wt.％，0.1至1wt.％或0.1至0.5wt.％的量存在。一些优选的脱模剂将具有高分子量，通常大于300，以防止在熔融加工期间熔融的聚合物混合物中脱模剂的损失。
用于形成微针阵列的聚合物材料可以进一步包括一种或多种添加剂，其旨在赋予通过本文所述的模具组件形成的微针阵列某些特性。聚合物材料可包括抗冲改性剂、流动改性剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外(UV)光稳定剂、UV吸收添加剂、增塑剂、润滑剂、抗静电剂、抗菌剂、着色剂(例如，染料或颜料)、表面效应添加剂、辐射稳定剂中的一种或多种或包括前述一种或多种的组合。例如，可以使用热稳定剂和紫外光稳定剂的组合。通常，添加剂以通常已知有效的量使用。例如，添加剂组合物的总量可以是0.001至10.0wt.％，或0.01至5wt.％，每一个基于组合物中所有成分的总重量。
聚合物材料可以包括通常并入聚合物组合物中的各种添加剂，条件是选择添加剂(一种或多种)以便不显著不利地影响材料的期望的性能(例如良好的相容性)。这些添加剂可以在混合用于形成包括多层片材的材料的组分期间的合适的时间混合。此外，如通过喷射力(N)和摩擦系数所测量，聚合物材料可以展现出优异的释放。聚合物材料还优选地显示(i)在高剪切条件下的高流动性，以允许模具纹理的良好转印和最精细的模具特征的优异填充，(ii)良好的强度和冲击(如室温下的延性悬臂梁缺口冲击和模量所指示)和(iii)高释放以在成型期间具有有效的脱模和减少的冷却和循环时间。本文形成的微针可具有足够的机械强度以(i)当插入生物屏障时，(ii)当保持在适当位置达许多天时，和(iii)当被移除时保持完整。
定义
应理解，本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在是限制性的。如说明书和权利要求书中所使用，术语“包括(comprising)”可包括“由...组成(consistingof)”和“基本上由......组成(consisting essentially of)”的实施方式。除非另外限定，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本说明书和权利要求书中将参考在此限定的的许多术语。
如说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一(a、an)”和“所述(the)”包括复数等同物。因此，例如，提及“聚碳酸酯聚合物”包括两种或更多种聚碳酸酯聚合物的混合物。
在本文中范围可以表达为从一个值(第一值)到另一个值(第二值)。当表达这种范围时，该范围在某些方面包括第一值和第二值中的一个或两个。类似地，当通过使用先行词“大约”将值表达为近似值时，将理解该特定值形成另一方面。将进一步理解，每个范围的端点相对于另一个端点都是有效的，并且独立于另一个端点。还应理解，本文公开了许多值，并且除了该值本身之外，每个值在本文中也被公开为“大约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“大约10”。还应理解，还公开了两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。
如本文所使用，术语“大约”和“在或大约”是指所讨论的量或值可以是指定值，近似该指定值，或与该指定值大约相同。如本文所使用，通常理解，除非另有说明或推断，否则标称值表示±5％变化。该术语旨在表达类似的值促进权利要求中叙述的等同结果或效果。也就是说，应该理解，量、尺寸、配方、参数和其他数量和特性不是也不必是精确的，但是可以根据需要反映公差、转换因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素近似和/或更大或更小。通常，量、尺寸、配方、参数或其他数量或特性是“大约”或“近似”，无论是否明确说明如此。应当理解，在定量值之前使用“大约”时，除非另外具体说明，否则该参数还包括特定的定量值本身。
公开了用于制备本公开内容的组合物的组分以及在本文公开的方法中使用的组合物本身。本文公开了这些和其他材料，并且应当理解，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，虽然不能明确公开这些化合物的每种不同的个体和集体组合和排列的具体参考，但是每个都在本文中被具体考虑和描述。例如，如果公开和讨论了特定化合物，并且讨论了可以对包括该化合物的许多分子进行的许多修饰，则具体考虑的是化合物的每个和每一个组合和排列以及可能的修饰，除非具体表明相反。因而，如果公开了一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F以及组合分子A-D的实例，那么即使每个都没有单独叙述，每个都是单独和共同考虑的含义组合，认为公开了A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F。同样，还公开了这些的任何子集或组合。因而，例如，将认为公开了A-E、B-F和C-E的子组。该概念适用于本申请的所有方面，其包括但不限于制备和使用本公开内容的组合物的方法中的步骤。因而，如果存在可以进行的各种附加步骤，那么应理解，这些附加步骤中的每个可以利用本公开内容的方法的任何具体方面或方面的组合来进行。
说明书和权利要求书中关于组合物或制品中特定元素或组分的按重量计的份数的参考表示以按重量计的份数表达的组合物或制品中的元素或组分与任何其他元素或组分之间的重量关系。因而，在含有按重量计2份的组分X和按重量计5份的组分Y的化合物中，X和Y以2：5的重量比存在，并且无论化合物中是否包含另外的组分，都以这种比例存在。
如本文所使用，除非另有说明，否则可互换使用的术语组分的“重量百分比”、“重量％”和“wt.％”是基于包括该组分的制剂或组合物的总重量。例如，如果组合物或制品中的特定元素或组分被描述为具有按重量计8％，则应理解该百分比相对于按重量计100％的总的组成百分比。
如本文所使用，术语“重均分子量”或“Mw”可互换使用，并由下式限定：
其中Mi是链的分子量，和Ni是该分子量的链数。使用分子量标准品，例如聚碳酸酯标准品或聚苯乙烯标准品，优选地经认证或可追踪的分子量标准品通过本领域普通技术人员熟知的方法可以确定聚合物，例如聚碳酸酯聚合物的Mw。聚苯乙烯基础是指使用聚苯乙烯标准品的测量。
术语“硅氧烷”是指具有Si-O-Si键的片段。
术语“可流动的”意思是能够流动或使流动。通常，加热聚合物使其处于熔融状态以变得可流动。
方面
本公开内容包括至少以下方面。
方面1.一种形成微针阵列的方法，其包括：通过以下方式转变多层片材；a)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和b)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；c)拉伸堆叠的多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸以形成拉伸的、堆叠的多层片材，通过以下方式转变拉伸的、堆叠的多层片材：a)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，和b)装配第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成第二堆叠的多层片材；c)拉伸第二堆叠的多层片材以使第二堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸以形成膜，加热膜；并且使膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
方面2.一种形成微针阵列的方法，其包括：通过以下方式转变多层片材：a)拉伸多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸，b)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和c)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；通过以下方式转变堆叠的多层片材：a)拉伸堆叠的多层片材以延伸堆叠的多层片材的至少一个维度，b)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，和c)装配第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，使得第一堆叠的多层片材部分放置在第二堆叠的多层片材上以形成膜；加热膜；并且使膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
方面3.方面1-2中任一项所述的方法，其中多个凸起对应于微针阵列的配置。
方面4.方面1-3中任一项所述的方法，进一步包括在加热膜之前重复膜的转变以提供高达大约512个堆叠的、拉伸的层。
方面5.方面1-4中任一项所述的方法，其中多层片材的每层包括具有玻璃化转变温度的材料，并且其中加热膜包括将膜加热至低于多层片材的层的最低玻璃化转变温度的温度。
方面6.方面1-5中任一项所述的方法，其中多层片材包括至少第一层和第二层，其中第一层包括第一聚合物，并且第二层包括第二聚合物。
方面7.方面6所述的方法，其中第一层包括聚碳酸酯。
方面8.方面6所述的方法，其中第一层包括LEXANTM HF1110。
方面9.方面6所述的方法，其中第一层包括聚碳酸酯，并且第二层包括聚酯。
方面10.方面9所述的方法，其中聚酯包括PBT、PET、PCT、PCTG或其任意组合。
方面11.方面6所述的方法，其中第一层包括聚碳酸酯，并且第二层包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。
方面12.方面1-11中任一项所述的方法，其中使膜在多个凹槽内形成包括将膜推进到支撑元件和反压元件之间，其中反压元件包括多个凹槽，并且其中推进膜移位膜的至少一部分。
方面13.方面12所述的方法，其中反压元件包括多个凹槽，其量为在与膜接触的反压元件的表面上每平方厘米至少大约100个凸起。
方面14.方面12-13中任一项的方法，其中反压元件包括钢制品。
方面15.方面12-14中任一项所述的方法，其中反压元件的凹槽经由LIGA结构化形成。
方面16.方面12-15中任一项所述的方法，其中反压元件的多个凹槽经由机械结构化形成。
方面17.方面12-16中任一项所述的方法，其中反压元件的多个凹槽经由微电子放电机械加工或激光冲击钻孔形成。
方面18.方面1-17中任一项所述的方法，其中经由挤出包括第一聚合物的第一层和在包括第一聚合物的第一层上挤出包括第二聚合物的第二层形成多层片材。
方面19.方面1-18中任一项所述的方法，其中将第一表层施加至膜的第一表面，并且将第二表层施加至膜的第二表面。
方面20.方面1-19中任一项所述的方法，其中第一表层和第二表层包括聚丙烯。
方21.方面1-20中任一项所述的方法，其中多个凹槽展现出半锥体几何形状。
方面22.方面1-21中任一项所述的方法，其中多个凹槽中的凹槽具有四方锥几何形状，其具有100微米乘100微米的基底和250微米的边长。
方面23.方面1-22中任一项所述的方法，其中多个凹槽对应于微针阵列的配置。
方面24.一种通过以下方法形成的微针阵列，该方法包括：通过以下方式转变多层片材：a)切割多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和b)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；c)拉伸堆叠的多层片材以使堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸以形成拉伸的、堆叠的多层，通过以下方式转变拉伸的、堆叠的多层片材：a)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，和b)装配第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，使得第一拉伸的、堆叠的多层片材部分放置在第二拉伸的、堆叠的多层片材上以形成第二拉伸的、堆叠的多层片材；和c)拉伸堆叠的多层片材以延伸第二拉伸的、堆叠的多层片材的维度以形成膜，加热膜；和使膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
方面25.一种通过以下方法形成的微针阵列，该方法包括：通过以下方式转变多层片材：a)拉伸多层片材以使多层片材在至少一个维度上延伸，b)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和c)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；通过以下方式转变堆叠的多层片材：a)拉伸堆叠的多层片材以延伸堆叠的多层片材的维度，b)切割拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，和c)装配第一堆叠的多层片材部分和第二堆叠的多层片材部分，使得第一堆叠的多层片材部分放置在第二堆叠的多层片材上以形成膜；加热膜；和使膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在膜的表面上形成多个凸起。
方面26.一种用于形成微针阵列的系统，该系统包括：多层片材，其中第一层包括第一聚合物，并且第二层包括第二聚合物，其中通过以下方式转变多层片材：a)切割多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，b)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材，和c)拉伸堆叠的多层片材以延伸多层片材的维度以形成拉伸的、堆叠的多层片材；和支撑元件，其配置为定位转变的堆叠的多层片材；反压元件，其邻近支撑元件设置，使得堆叠的多层片材设置在支撑元件和反压元件之间，其中反压元件包括朝向拉伸的、堆叠的多层片材定向的反压元件的表面上的多个凹槽；和热源，其配置为加热拉伸的、堆叠的多层片材。
方面27.一种用于形成微针阵列的系统，该系统包括：多层片材，其中第一层包括第一聚合物，并且第二层包括第二聚合物，其中多层片材通过以下方式转变：a)拉伸多层片材以延伸多层片材的维度，b)切割拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，和c)装配第一多层片材部分和第二多层片材部分，使得第一多层片材部分放置在第二多层片材上以形成堆叠的多层片材；支撑元件，其配置为定位转变的堆叠的多层片材；反压元件，其邻近支撑元件设置，使得堆叠的多层片材设置在支撑元件和反压元件之间，其中反压元件包括朝向堆叠的多层片材定向的反压元件的表面上的多个凹槽；和热源，其配置为加热堆叠的多层片材。
方面28.方面27所述的系统，其中转变多层片材以形成具有高达大约512个层的拉伸的、堆叠的多层片材。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开内容的范围或精神的情况下，可以对本公开内容做出各种更改和变化。考虑到本文公开的公开内容的说明书和实践，本公开内容的其他方面对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和实例旨在被视为仅示例性的，本公开内容的真实范围和精神由所附权利要求指示。
本公开内容的可专利范围由权利要求书所限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这些其他实例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他实例旨在在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种形成微针阵列的方法，其包括：
通过以下方式转变多层片材：
a)切割所述拉伸的多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，
b)装配所述第一多层片材部分和所述第二多层片材部分，使得所述第一多层片材部分放置在所述第二多层片材部分上以形成堆叠的多层片材，
c)拉伸所述堆叠的多层片材以使所述多层片材在至少一个维度上延伸以形成拉伸的、堆叠的多层片材；
通过以下方式转变所述拉伸的、堆叠的多层片材：
a)切割所述拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，
b)装配所述第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和所述第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，使得所述第一多层片材部分放置在所述第二多层片材部分上以形成第二堆叠的多层片材，和
c)拉伸所述第二堆叠的多层片材以使所述第二堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸以形成膜；
加热所述膜；和
使所述膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在所述膜的表面上形成多个凸起。
2.权利要求1所述的方法，其中所述多个凸起对应于微针阵列的配置。
3.权利要求1-2中任一项所述的方法，进一步包括重复所述膜的转变以提供高达大约512个层。
4.权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述多层片材的每层包括具有玻璃化转变温度的材料，并且其中加热所述膜包括将所述膜加热至低于所述多层片材的所述层的最低玻璃化转变温度的温度。
5.权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述多层片材包括至少第一层和第二层，其中所述第一层包括第一聚合物，并且所述第二层包括第二聚合物。
6.权利要求5所述的方法，其中所述第一层包括聚碳酸酯，并且所述第二层包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。
7.权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述使所述膜在多个凹槽内形成包括将所述膜推进在支撑元件和反压元件之间，其中所述反压元件包括所述多个凹槽，并且其中推进所述膜移位所述膜的至少一部分。
8.权利要求7所述的方法，其中所述反压元件包括多个凹槽，其量为在与所述膜接触的所述反压元件的表面上每平方厘米至少大约100个凸起。
9.权利要求7-8中任一项所述的方法，其中所述反压元件包括钢制品。
10.权利要求7-9中任一项所述的方法，其中所述反压元件的所述凹槽经由LIGA结构化形成。
11.权利要求7-10中任一项所述的方法，其中所述反压元件的所述多个凹槽经由机械结构化形成。
12.权利要求7-11中任一项所述的方法，其中所述反压元件的所述多个凹槽经由微电子放电机械加工或激光冲击钻孔形成。
13.权利要求1-12中任一项所述的方法，其中经由挤出包括第一聚合物的第一层和在包括所述第一聚合物的所述第一层上挤出包括第二聚合物的第二层形成所述多层片材。
14.权利要求1-13中任一项所述的方法，其中将第一表层施加至所述膜的第一表面，并且将第二表层施加至所述膜的第二表面。
15.权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述多个凹槽展现出半锥体几何形状。
16.权利要求1-15中任一项所述的方法，其中所述多个凹槽中的凹槽具有四方锥几何形状，其具有100微米乘100微米的基底和250微米的边长。
17.权利要求1-16中任一项所述的方法，其中所述多个凹槽对应于微针阵列的配置。
18.一种通过以下方法形成的微针阵列，所述方法包括：
通过以下方式转变多层片材：
a)切割所述多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，
b)装配所述第一多层片材部分和所述第二多层片材部分，使得所述第一多层片材部分放置在所述第二多层片材部分上以形成堆叠的多层片材，和
c)拉伸所述堆叠的多层片材以使所述堆叠的多层片材在至少一个维度上延伸以形成拉伸的、堆叠的多层片材；
通过以下方式转变所述拉伸的、堆叠的多层片材：
a)切割所述拉伸的、堆叠的多层片材以形成第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，
b)装配所述第一拉伸的、堆叠的多层片材部分和所述第二拉伸的、堆叠的多层片材部分，使得所述第一拉伸的、堆叠的多层片材部分放置在所述第二拉伸的、堆叠的多层片材部分上以形成第二拉伸的、堆叠的多层片材，和
c)拉伸所述堆叠的多层片材以延伸所述第二拉伸的、堆叠的多层片材的维度以形成膜；
加热所述膜；和
使所述膜的至少一部分移位到多个凹槽内，从而在所述膜的表面上形成多个凸起。
19.一种用于形成微针阵列的系统，所述系统包括：
多层片材，其中第一层包括第一聚合物，并且第二层包括第二聚合物，其中所述多层片材通过以下方式转变：a)切割所述多层片材以形成第一多层片材部分和第二多层片材部分，b)装配所述第一多层片材部分和所述第二多层片材部分，使得所述第一多层片材部分放置在所述第二多层片材部分上以形成堆叠的多层片材，和c)拉伸所述堆叠的多层片材以延伸所述多层片材的维度以形成拉伸的、堆叠的多层片材；
支撑元件，其配置为定位所述转变的堆叠的多层片材；
反压元件，其邻近所述支撑元件设置，使得所述堆叠的多层片材设置在所述支撑元件和所述反压元件之间，其中所述反压元件包括朝向所述拉伸的、堆叠的多层片材定向的所述反压元件的表面上的多个凹槽；和
热源，其配置为加热所述拉伸的、堆叠的多层片材。
20.权利要求19所述的系统，其中转变所述多层片材以形成具有高达大约512个层的拉伸的、堆叠的多层片材。
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