本發(fā)明屬于生物醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的制備方法及其產(chǎn)物、以及該產(chǎn)物在可溶性高分子微針制備中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

微針是由硅、金屬、聚合物制成的長度為25～2000μm、針尖呈錐形的三維陣列。微針是生物醫(yī)藥領(lǐng)域里的一種新型的微創(chuàng)給藥工具，可以透過皮膚表皮和真皮層而增強(qiáng)皮膚給藥的效果。微針以其高效、安全、無痛感等優(yōu)勢(shì)在經(jīng)皮給藥領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

可溶性微針是將藥物包覆于可溶性或可降解高分子材料中制備成的微針陣列?？扇苄晕⑨樦苽浞椒ê?jiǎn)單溫和、安全性好、載藥效率高，因而是一類非常有前景的給藥方式。微模塑法是制備可溶性微針的最常用方法，該法通過加熱、離心、抽真空、紫外光照等外力手段將高分子溶液或熔體填充到制備好的微針陣列模板中進(jìn)而形成微針陣列。制備出尺寸可控的微針陣列模板對(duì)于可溶性微針的制備和應(yīng)用尤為重要。

微針陣列模板通常是由微機(jī)電加工或化學(xué)刻蝕制備的固體微針復(fù)模得到，也可以通過激光刻蝕或化學(xué)刻蝕直接制備得到；上述制備方法過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)控制性差，不利于微針陣列模板的大規(guī)模制備和在可溶性微針制備中的應(yīng)用。因此，亟需一種過程簡(jiǎn)單、尺寸可控且成本低廉的微針陣列模板的制備方法并將其應(yīng)用到可溶性微針的制備中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法及產(chǎn)物與應(yīng)用，其中通過對(duì)其關(guān)鍵激光刻蝕的工藝條件(包括掩模板的設(shè)置，激光加工的加工次數(shù)、激光電流等)進(jìn)行改進(jìn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠有效解決微針陣列模板制備過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性差以及微針陣列模板大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用困難的問題，能夠快速地制備出尺寸可控的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微針陣列模板，從而可以制備出不同尺寸的可溶性高分子微針。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)PDMS基板的制備：

將PDMS和固化劑按質(zhì)量比20:1～5:1混合得到混合物，然后將該混合物抽真空至-0.08MPa的真空度除去所述混合物中的氣泡，然后在70～90℃下加熱固化1～4h使PDMS固化；冷卻后即得到PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)激光刻蝕掩模板的圖樣使該圖樣為同心圓陣列；對(duì)于所述同心圓陣列，任意一個(gè)同心圓中各個(gè)圓的直徑為50～500μm，相鄰?fù)膱A的圓心間距為200～600μm；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將所述步驟(1)得到的所述PDMS基板放置于激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，并設(shè)置激光電流為3～20mA，激光掃描速率為3～20cm/s，激光加工次數(shù)為1～10次；接著，參照所述步驟(2)設(shè)計(jì)得到的激光刻蝕掩模板圖樣對(duì)所述PDMS基板進(jìn)行激光處理，使得在該P(yáng)DMS基板上形成根據(jù)所述同心圓陣列分布的激光曝光區(qū)域，從而得到經(jīng)過激光刻蝕的PDMS基板，即微針陣列模板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法，還包括以下步驟：

(4)對(duì)所述步驟(3)得到的所述微針陣列模板進(jìn)行清洗，然后干燥；優(yōu)選的，所述清洗是分別用丙酮和超純水超聲清洗，所述干燥是在80℃的環(huán)境中干燥。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(1)中，將該混合物抽真空至-0.08MPa的真空度，是將所述混合物置于塑料培養(yǎng)皿中然后抽真空至-0.08MPa的真空度；優(yōu)選的，所述將PDMS和固化劑按質(zhì)量比20:1～5:1混合得到混合物，是將所述PDMS和所述固化劑在塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆驈亩玫剿龌旌衔?；所述PDMS模板是與所述塑料培養(yǎng)皿分離后得到；

優(yōu)選的，所述PDMS和所述固化劑的質(zhì)量比為10:1，所述加熱固化是在80℃下加熱固化2h。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(2)中，所述同心圓陣列中，任意一個(gè)同心圓中各個(gè)圓的直徑為50～300μm，更優(yōu)選為50～250μm；相鄰?fù)膱A的圓心間距為300～500μm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(2)中，所述設(shè)計(jì)激光刻蝕掩模板的圖樣是利用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制的；所述同心圓陣列優(yōu)選為10×10的同心圓陣列。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(3)中，將所述PDMS基板放置于激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，是將所述PDMS基板水平放置于激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域；所述參照所述步驟(2)設(shè)計(jì)得到的激光刻蝕掩模板圖樣對(duì)所述PDMS基板進(jìn)行激光處理，是將所述步驟(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，然后再對(duì)所述PDMS基板進(jìn)行激光處理；優(yōu)選的，所述激光雕刻機(jī)為PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟(3)中，所述激光電流為3～15mA，更優(yōu)選為5～10mA；所述激光掃描速率為5～15cm/s，更優(yōu)選為8～12cm/s；所述激光加工次數(shù)為3～8次，更優(yōu)選為3～5次。

按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了利用如上述基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法制備得到的微針陣列模板。

按照本發(fā)明的再一方面，本發(fā)明提供了利用如上述基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法制備得到的微針陣列模板在制備可溶性微針中的應(yīng)用。

按照本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提供了利用如上述基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法制備得到的微針陣列模板在制備透明質(zhì)酸微針中的應(yīng)用；優(yōu)選的，該應(yīng)用是將所述微針陣列模板用O₂等離子體處理0～30s，再將透明質(zhì)酸濃度為50～500mg/mL的透明質(zhì)酸水溶液滴在所述微針陣列模板表面，所述透明質(zhì)酸的數(shù)均分子量優(yōu)選為10kDa；接著，將表面滴有所述透明質(zhì)酸水溶液的所述微針陣列模板在20℃下進(jìn)行真空干燥，剝離后即得到透明質(zhì)酸可溶性微針；更優(yōu)選地，所述O₂等離子體處理的時(shí)間為10～30s，所述透明質(zhì)酸水溶液的濃度優(yōu)選為100～300mg/mL。

通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于是基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板，具體包括PDMS基板的制備、激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)和微針陣列模板的制備這三個(gè)重要步驟，通過控制PDMS與固化劑的固化條件、掩模板的圖案結(jié)構(gòu)以及激光加工條件等，可以制備出結(jié)構(gòu)規(guī)整、內(nèi)壁光滑的微針陣列模板。

本發(fā)明中微針陣列模板的制備方法是基于激光刻蝕技術(shù)，激光刻蝕掩模板利用同心圓陣列能夠成功刻蝕出錐形結(jié)構(gòu)，從而制備得到具有相應(yīng)錐形結(jié)構(gòu)的微針陣列模板。通過調(diào)節(jié)激光刻蝕的加工電流、掃描速率及加工次數(shù)，可以有效地控制微針陣列模板的深度、直徑及內(nèi)壁粗糙度。本發(fā)明中激光刻蝕所采用的激光優(yōu)選為常溫條件下使用、功率可調(diào)的CO₂激光。本發(fā)明通過控制激光刻蝕的相關(guān)參數(shù)，將激光電流控制為3～20mA(可優(yōu)選為3～10mA，更可優(yōu)選為5～10mA)，激光掃描速率控制為3～20cm/s(可優(yōu)選為5～15cm/s，更優(yōu)選為8～12cm/s)，激光加工次數(shù)控制為1～10次(可優(yōu)選為3～8次，更可優(yōu)選為3～5次)，使激光刻蝕反應(yīng)步驟與設(shè)計(jì)出的掩模板有效配合(該掩模板可以是直徑為50～500μm、間距為200～600μm的10×10同心圓陣列；直徑可優(yōu)選50～300μm，更可優(yōu)選為50～250μm，間距可優(yōu)選300～500μm)，從而確保在PDMS基板上刻蝕出具有光滑錐面的錐形結(jié)構(gòu)，從而制得微針陣列模板。通過改變不同的激光雕刻加工條件(如激光電流、激光掃描速率、激光加工次數(shù)等)，可以得到直徑、間距、深度及內(nèi)壁粗糙度不同的微針陣列模板。

與傳統(tǒng)的微機(jī)電加工和化學(xué)刻蝕法制備出固體微針后復(fù)模得到微針模板的方法相比，本發(fā)明通過激光刻蝕制備得到微針模板，克服了制備過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)控制性差等缺點(diǎn)。

本發(fā)明能夠快速制備所述的微針陣列模板，整個(gè)制備過程僅需30分鐘左右，適用于大規(guī)模制備。本發(fā)明提供的微針陣列模板應(yīng)用于生物透皮給藥領(lǐng)域時(shí)，如用本發(fā)明提供的微針陣列模板制備的載藥可溶性微針可用于治療、免疫、美容等方面，可大大提高藥物的皮膚透過性，從而提高透皮治療效果。

具體來說本發(fā)明能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明提供的微針陣列模板材料PDMS是一種透明的彈性體，價(jià)格低廉，加熱條件下易固化成型，容易被激光刻蝕，生物相容性好，是一種優(yōu)良的微針陣列模板制備材料。

(2)本發(fā)明提供的微針陣列模板的制備方法，針對(duì)傳統(tǒng)微機(jī)電加工和化學(xué)刻蝕法過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性差的難題，通過激光程序化得刻蝕PDMS基板，直接得到圓錐形微針陣列模板。該方法簡(jiǎn)單快速、設(shè)計(jì)性強(qiáng)。

(3)本發(fā)明提供的微針陣列模板的制備方法，通過改變掩膜同心圓的直徑和間距就可以控制微針陣列模板的孔直徑和孔間距，以滿足不同的可溶性微針的制備要求。

(4)本發(fā)明提供的微針陣列模板的制備方法，通過調(diào)節(jié)激光刻蝕的加工電流、掃描速率及加工次數(shù)，可以有效地控制微針陣列模板的深度、直徑及內(nèi)壁粗糙度。

(5)本發(fā)明提供的微針陣列模板的制備方法，及其在可溶性高分子微針制備上的應(yīng)用，制備出的透明質(zhì)酸可溶性微針的結(jié)構(gòu)規(guī)整，與微針陣列模板的尺寸有較好的匹配度。

綜上，本發(fā)明中基于激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的方法操作簡(jiǎn)單、條件溫和、微針的結(jié)構(gòu)參數(shù)可調(diào)、易于規(guī)模化生產(chǎn)，得到的微針陣列模板可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)規(guī)整且內(nèi)壁光滑，適于作為可溶性微針制備的模板。

附圖說明

圖1是不同激光加工條件得到的PDMS微針陣列模板的掃描電子顯微鏡圖。激光加工電流(I)保持6mA，圖(a)激光加工次數(shù)(n)從左到右為1、3、5次，激光加工速率(v)為10cm/s；圖(b)激光加工次數(shù)為3次，激光加工速率從左到右為12、10、8cm/s；

圖2是用不同激光加工條件下得到的PDMS微針陣列模板制備的透明質(zhì)酸可溶性微針的掃描電子顯微鏡圖。激光加工電流保持6mA，圖(a)激光加工次數(shù)從左到右為1、3、5次，激光加工速率為10cm/s；圖(b)激光加工次數(shù)為3次，激光加工速率從左到右為12、10、8cm/s；

圖3是激光刻蝕PDMS示意圖(左)及激光刻蝕得到的PDMS微針模板表面掃描電鏡圖(右)。

圖4是本發(fā)明所用掩模板的整體圖案即同心圓陣列(左)和局部放大圖(右)。刻蝕時(shí)激光按照?qǐng)D中實(shí)線位置射到被刻蝕的PDMS基板上。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供的激光刻蝕技術(shù)制備微針陣列模板的制備方法，通常包括以下步驟：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑(如SYLGARD 184)按質(zhì)量比20:1～5:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，質(zhì)量比可優(yōu)選為10:1，在-0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，70-90℃加熱固化1～4h(也可優(yōu)選在80℃下加熱固化2h)，冷卻后剝離；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為50～500μm、間距為200～600μm的10×10同心圓陣列；直徑可優(yōu)選50～300μm，更可優(yōu)選為50～250μm，間距可優(yōu)選300～500μm；

(3)微針模板的刻蝕：將步驟(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將步驟(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為3～20mA(可優(yōu)選為3～15mA，更可優(yōu)選為5～10mA)，激光掃描速率為3～20cm/s(可優(yōu)選為5～15cm/s，更優(yōu)選為8～12cm/s)，激光加工次數(shù)為1～10次(可優(yōu)選為3～8次，更可優(yōu)選為3～5次)，隨后按設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗步驟(3)中所得的微針模板，以清除刻蝕殘?jiān)缓髮⑽⑨樐０逯糜?0℃的烘箱中干燥。

以下為具體實(shí)施例：

實(shí)施例1

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑(如SYLGARD 184)按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌希?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為150μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；以同心圓陣列中任意一個(gè)同心圓為例，這里的直徑是指直徑最大的圓所對(duì)應(yīng)的直徑，該同心圓中直徑最小的圓的直徑可以為50μm。

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為10cm/s和激光加工次數(shù)為1次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為150μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為10cm/s和激光加工次數(shù)為3次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得到的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌希?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為150μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為10cm/s和激光加工次數(shù)為5次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)所得到的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為150μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為12cm/s和激光加工次數(shù)為3次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)所得到的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為150μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針模板的刻蝕：將(1)所得到的PDMS基板水平放置于PL-40 CO2激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)所得到的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為8cm/s和激光加工次數(shù)為3次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)所得到的微針模板，然后置于80℃烘箱干燥。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為200μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為10cm/s和激光加工次數(shù)為1次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例7

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為200μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為10cm/s和激光加工次數(shù)為3次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例8

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為200μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為10cm/s和激光加工次數(shù)為5次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例9

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌希?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為200μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為12cm/s和激光加工次數(shù)為3次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例10

本實(shí)施例中基于激光刻蝕技術(shù)制備的微針陣列模板，按照如下方法制備：

(1)PDMS基板的制備：將PDMS和其固化劑按質(zhì)量比10:1置于塑料培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢杌旌?，?0.08MPa下抽真空除去混合體中的氣泡，80℃加熱固化2h，冷卻后剝離，即得到激光刻蝕所需要的PDMS基板；

(2)激光刻蝕掩模板的設(shè)計(jì)：用雕刻機(jī)繪圖軟件繪制出直徑為200μm、間距為500μm的10×10同心圓陣列；

(3)微針陣列模板的刻蝕：將(1)中所得的PDMS基板水平放置于PL-40 CO₂激光雕刻機(jī)的雕刻區(qū)域，將(2)中所得的掩膜圖案導(dǎo)入到激光刻蝕軟件，設(shè)置激光電流為6mA、激光掃描速率為8cm/s和激光加工次數(shù)為3次，隨后按已設(shè)置好的參數(shù)刻蝕PDMS基板；

(4)微針陣列模板的清洗：分別用丙酮和超純水超聲清洗(3)中所得的微針陣列模板，然后置于80℃的烘箱中干燥。

實(shí)施例11

將上述實(shí)施例1～5所制得的PDMS微針陣列模板應(yīng)用于透明質(zhì)酸可溶性微針的制備：所述微針陣列模板用O₂等離子體處理(即，在O₂條件下進(jìn)行等離子處理)30s，將濃度為300mg/mL的分子量為10kDa的透明質(zhì)酸水溶液滴在所述微針陣列模板表面，在20℃下真空干燥，剝離后得到所述的透明質(zhì)酸可溶性微針(即，可溶性的透明質(zhì)酸制備得到的微針)。

以實(shí)施例1、2、3為例，激光刻蝕制得的PDMS微針陣列模板，保持掩膜同心圓直徑為150μm，掩膜同心圓間距為500μm，激光加工電流為6mA，激光掃描速率為10cm/s，改變激光加工次數(shù)得到不同深度的微針陣列模板，如圖1a所示，從左到右，激光加工次數(shù)依次為1、3、5次，得到微針模板的深度依次增加。

以實(shí)施例2、4、5為例，激光刻蝕制得的PDMS微針陣列模板，保持掩膜同心圓直徑為150μm，掩膜同心圓間距為500μm，激光加工電流為6mA，激光加工次數(shù)為3次，改變激光掃描速率得到不同深度的微針陣列模板，如圖1b所示，從左到右，激光掃描速率依次為12、10、8cm/s，得到微針模板的深度依次增加。

以實(shí)施例11為例，將實(shí)施例1～5所制得的PDMS微針陣列模板應(yīng)用于透明質(zhì)酸可溶性微針的制備。隨著激光加工次數(shù)的增加和激光掃描速率的減小，制備得到的透明質(zhì)酸可溶性微針的長度增加，如圖2所示。

制得的PDMS微針陣列模板，結(jié)構(gòu)規(guī)整、內(nèi)壁光滑、深度可控；制得的透明質(zhì)酸可溶性微針的結(jié)構(gòu)規(guī)整、表面光滑、高度可控，和相應(yīng)的微針陣列模板具有較高的匹配度。本發(fā)明中的制備方法適合微針陣列模板的規(guī)模化生產(chǎn)，可為不同尺寸的可溶性微針的制備提供模板。

本發(fā)明中掩模板的圖樣(即同心圓陣列)的設(shè)計(jì)與激光器的最小分辨率息息相關(guān)，以本發(fā)明為例，本發(fā)明所用激光器的最小分辨率為30μm，因此，同心圓陣列中直徑最小的圓的直徑可以設(shè)置為50μm(也可以是不小于最小分辨率的其他值，如100μm、150μm等)，刻蝕時(shí)激光則根據(jù)掩模板的圖樣(如同心圓陣列中的各個(gè)圓的形狀，如圖4中實(shí)線所示的圓心圓)分布，從而進(jìn)行刻蝕得到錐形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的激光加工次數(shù)n與掩模板圖樣相互獨(dú)立，互不影響，對(duì)于同心圓陣列中的任意一個(gè)同心圓，圓的個(gè)數(shù)可優(yōu)選為4到5個(gè)(圖4所示即對(duì)應(yīng)5個(gè)同心圓，該圖4對(duì)應(yīng)的同心圓直徑為50～300μm，其中直徑最小圓的直徑為50μm，直徑最大圓的直徑為300μm，相鄰?fù)膱A的圓心距離為300～500μm)，能夠進(jìn)一步確保微針陣列模板內(nèi)壁的光滑度。

本發(fā)明中真空度可指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境下相應(yīng)的真空度。本發(fā)明中的固化劑除了SYLGARD 184外，還可以采用其他常用種類的PDMS固化劑。本發(fā)明中的雕刻機(jī)繪圖軟件可以是激光雕刻機(jī)自帶的軟件。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。