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钛MEMS技术在药物输送和微流控领域的应用

本文摘要:据麦姆斯咨询报导,近年来,获益于MEMS技术,传感器和执行器小型化的同时,性能、功能和灵敏度也获得强化;再加低成本、个性化医疗应用于潜力,MEMS器件在医疗和生物领域的应用于快速增长。不过,由于硅等主要微机械材料固有的脆性特性,使得传统MEMS器件在临床医学中的实用性受到限制,因为它们不会带给安全性和可靠性的忧虑,并有可能引起灾难性的医疗事故。

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据麦姆斯咨询报导,近年来,获益于MEMS技术,传感器和执行器小型化的同时,性能、功能和灵敏度也获得强化;再加低成本、个性化医疗应用于潜力,MEMS器件在医疗和生物领域的应用于快速增长。不过,由于硅等主要微机械材料固有的脆性特性,使得传统MEMS器件在临床医学中的实用性受到限制,因为它们不会带给安全性和可靠性的忧虑,并有可能引起灾难性的医疗事故。钛(Titanium,Ti)金属的生物相容性和低断裂韧性早已获得证实,因而钛微加工技术的最新进展,为打造出安全性和性能强化的MEMS器件建构了有可能。

据麦姆斯咨询报导,在此背景下,UNIVERSITYOFCALIFORNIARIVERSIDE(加州大学河滨分校)的研究人员探寻了两种方式前进钛MEMS技术在药物运送和微流触领域的应用于:(1)通过研发钛基微针(MN),探索更加安全性、更加非常简单、更加有效地的眼部药物运送方式;(2)通过钛阳极键合工艺的改良,用作构建未来光催化应用于的牢固的微流触器件。钛基微针开孔钛基微针(200um长,50um薄,1500um长)和26G皮下注射针(外径464um)对比的扫瞄电子显微镜照片该研究团队生产了具备跨越开孔的钛基微针,其开孔用于药物储存的储存器。器件设计宽度范围为50~200um,相同厚度为50um,长度范围为500~1500um,相同针尖角度为60°。试验证明,开孔钛基微针的FEA仿真与机械测试结果十分完全一致,指出未来微针设计还不存在优化空间。

对这款进孔钛基微针的轴向压力显示器件没裂痕或碎裂,指出相对于由硅或玻璃制造的其他器件,钛基微针可以获取更加安全性的眼部药物运送。自定义的微针涂覆设备和微针涂覆过程:a)涂覆前;b)微针涂覆中;c)退回微针,已完成涂覆涂层评估找到,相对于具备完全相同尺寸的实心微针几何形状,开孔微针需要将药物阻抗能力提升5倍。这些找到指出,开孔微针可以使传输化疗剂量所需的微针数量最小化。

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最后,通过动物试验,在离体兔角膜中证实了这款钛基微针可信的静脉注射能力,以及强化的亚表面药物传输能力。这项研究证明了开孔钛基微针的应用于潜力,可为眼部药物运送获取安全性、非常简单且高效的新方法。钛阳极键合微流控器件地下通道宽度100um和地下通道间距200~600um的晶圆级阳极键通钛微流触器件阵列该研究团队证明了在没粘合剂或中介层的情况下,首次用阳极键合工艺顺利构建体钛和玻璃基板的晶圆级键通。在较低至250℃的温度下构建多达玻璃强度的键合强度。

通过融合该研究团队掌控的钛DRIE(浅反应离子光刻)能力,生产出有了晶圆级功能性钛/玻璃基微流体器件。该研究团队找到可以用于H2O2水水解工艺精彩地将纳米多孔TiO2(NPT)构建到这些器件中。该研究证明了钛阳极键合技术的应用于前景,可利用钛的不利优势来生产坚固性、性能和功能强化的光学微流体器件。

此外,这项研究还指出钛阳极键合、钛DRIE和基于H2O2的NPT生长人组工艺所获取的潜力,可在未来构建光催化应用于的高性能微反应器。总结来说,该研究成果证明了钛MEMS技术在生产坚固性、安全性和性能强化的新型药物运送和微流控系统的应用于前景。


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