CN108096699A - 用于药物传输和体液采集的空心微针阵列及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于药物传输和体液采集的空心微针阵列及其制备方法。本发明微针阵列为一体成型结构，包括针座、以及垂直于针座的若干周期性分布的锥体状空心微针；其中针座为平板结构，锥体状空心微针包括微针本体、微管道；微针本体包括具有开口的针尖、锥体状空心针体，针尖、针体构成针头；微管道是由针尖开孔与内部锥体形空心形成。本发明微针阵列具有高效的药物递送和体液采集效率，制备工艺简单，制造周期极短，成本低，成品率高，重复性好。本发明所制作的聚合物空心微针阵列芯片适用于输运生物大分子药物、美容护肤品的经皮输运和现有药物的经皮药剂或抽取体液。
Description
技术领域
本发明属于医疗、美容和微流控微细加工技术领域，特别是用于药物传输和体液采集的空心微针阵列及其制备方法，适用连续自动化制备获得低成本的聚合物锥体状空心微针阵列。
背景技术
现代药效学的研究结果表明，药物的治疗作用和药效的发挥不仅依赖于药物本身，而且依赖于药物输运的方式和途径。对于多肽、蛋白质、DNA、疫苗等生物分子药物，由于通常的胃肠道给药系统中会受到酶降解作用、肝脏首过效应等的严重影响，降低甚至消除所用生物分子药物的药效，而不能达到预期的治疗效用。皮下注射虽然可以方便快捷的将大剂量药物注入到人体的体液-血液循环系统，避免了上述的问题，但同时也带来了疼痛、需要专门技术而难以实现随时和长期给药。对于特殊的患者，尤其是儿童群体，通常对于疼痛具有较低的耐受性和较高的恐惧心理，更限制了皮下直接注射方式的长期适用性。微创(微针)经皮药物递送系统可以通过皮肤经毛细血管将药物以一定的方式递送到体循环而发挥药效。与传统的给药方式相比，微创经皮药物递送具有许多优点：避免了肝脏的首过效应与胃肠因素的干扰，尽量降低毒副作用；具有无痛、微创性、提高使用的耐受性。为了实现这种目的，微创(微针)经皮药物递送系统应该可以穿透人体皮肤最外层厚约30～50微米的角质层的阻挡，使药物快速透过皮肤传递到人体的体循环系统。1998年，美国Prausnitz教授的课题组首次利用微机电系统技术制备了实心硅微针阵列用于微创经皮药物输运领域，发现其可以将生物大分子药物钙黄绿素的经皮渗透性提高了4个数量级，因此开辟微针经皮给药的新天地。
微针阵列从一定意义上来讲是介于皮下注射和经皮贴剂之间的一种给药方式。人体的皮肤有三层组织：角质层、活性表皮层和真皮层。最外层的角质层厚度约为30～50微米，由致密的角质细胞组成，其对绝大多数药物的渗透率很低，是这些药物通过经皮递送的主要障碍；角质层以下是表皮层，厚度约为50～100微米，含有活性细胞和很少量的神经组织，但是没有血管；表皮层以下是真皮层，其为皮肤的主要组成部分，含有大量的活细胞、神经细胞、神经组织和血管组织。传统皮下注射法使用的针头外径一般为0.4～3.4毫米，注射时必须将针头穿透皮肤深入到肌肉中，那么肯定会触及血管并损伤大量神经组织，因此除了会导致出血外，患者往往会感受到较为剧烈的疼痛。采用微针技术可以低成本、大批量的制造出短小而锋利的微针阵列，通过按压微针的方式能够瞬间在皮肤角质层和表皮层产生大量微米量级大小的孔道来明显提高药物的渗透性，而不受分子量大小、药物极性、熔点等的限制。由于可以控制微针针体的高度使之未触及神经组织和血管，因此不会产生疼痛和出血现象。
制造微针的材料有聚合物、单晶硅和金属等。目前，国内外已经报道了一些实心、空心金属微针阵列芯片结构及其制造方法，包括如下文献：
1)透过皮肤给药的微型针阵列片及其制造方法，CN 1415385A；
2)金属微针阵列芯片及其制备方法和用途，CN 100402107C；
3)以LIGA工艺制造聚合物微针阵列的方法，CN 1738710A；
4)Coated Microstructures and Methods of Manufacture Thereof.WO2006138719 A2；
5)High-aspect-ratio microdevices and methods for transdermal deliveryand sampling of active substances.US 20050261632 A1；
6)Device for enhancing transdermal agent flux.WO 1999029365 A1；
7)Hollow Metal Microneedles for Insulin Delivery to DiabeticRats.IEEE Tran.Biomedical Eng.,52(5):909-914,2005；
8)Biodegradable Polymer microneedles:Fabrication,Mechanics andTransdermal Drug Delivery,Journal of Controlled Release,104,51-66,2005；
9)Tapered Conical Polymer Microneedles Fabricated Using an IntegratedLens Techniques for Transdermal Drug Delivery,IEEE Transaction.BiomedicalEngineering,54(5):903-913,2007；
上述文献中，有些是在一块金属上形成各种形状的实心或空心微针阵列和垂直于阵列的基板，有些是利用MEMS硅微加工技术制备，有些是聚合物LIGA技术进行制备，这些方法存在以下问题：1)采用化学腐蚀或者激光切割等方式切割金属板并在其上形成各种平面微针图形，然后利用冲压等方法将这些平面微针翘起并最终与该金属板垂直，这种方法仅适用于实心微针阵列芯片的制作；2)对金属板表面进行选择性的电解或者电化学腐蚀以形成凸起的微针，这种方法制备出的实心微针结构无论深宽比还是坚固性等方面都有待提高；3)空心微针的应用更像注射针，空心微针包含一个有利于药物输送的中空洞，在液流压力的驱动下，药物可以通过中空洞中进行扩散，或以更快的速度进行转运，减少药物泄漏，提高药物利用率。采用电镀与塑铸等方法相结合制造空心金属，以及基于硅微加工技术的空心微针制作工艺可以获得精致的结构，但是制作工艺比较复杂，成本不低。4)MEMS硅微加工技术需要单晶硅，材料比较昂贵，需要比较复杂的设备和处理工序，加工速度比较缓慢，导致成本偏高。5)基于聚合物LIGA技术的微铸模塑成型的方法，有利于不同种类的聚合物材料制备空心微针阵列，制作成本也比较低，但聚合物微铸成型模具由于受到成型温度的影响较大，使用寿命较短，另外聚合物LIGA技术微铸制作的微针阵列的纵深比和制备形状会也会受到限制。但是高纵深比空心微针阵列更有助于针孔进入皮肤，有利于药物的输送速度，提高生物药物利用度，微铸模塑成型在制作成本上仍然具有较大的成本优势，有利于大规模生产，因此提高微铸模塑成型高纵深比和模具使用寿命具有十分重要的开发意义和应用价值。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种空心微针阵列。进一步发挥微铸模塑技术的优势，解决其中所存在的问题，进一步提高改善微针阵列技术的应用状况，提供一种微透镜感光、金属镀膜和电铸、并结合新型的微膜铸吹塑成型工艺，可方便定制高纵深比的聚合物空心微针阵列。用基于LIGA技术的微透镜感光工艺和电铸/镀膜工艺，制备高纵深比聚合物锥体状金属薄壳微针模具，利用新型的微膜铸吹塑成型工艺在锥体状金属薄壳微针模具表面制作成型锥体状金属薄壳微针阵列，并利用有效的热融脱模方法简易地获得完整的锥体状聚合物空心微针阵列。可以充分发挥空心微针进行药物传递和体液采集的功效，同时保持微铸模塑聚合物空心微针阵列的制造成本，保证其成品率、坚固性和适用性，扩大其应用范围。
本发明微针阵列为一体成型结构，包括针座、以及垂直于针座的若干周期性分布的锥体状空心微针；其中针座为平板结构，锥体状空心微针包括微针本体、微管道；微针本体包括具有开口的针尖、锥体状空心针体，针尖、针体构成针头；微管道是由针尖开孔与内部锥体形空心形成。锥体状空心微针阵列采用的聚合物材质为可降解生物材料或硬质高分子材料，优选为正聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)及它们的共聚物(PLGA)等。
作为优选，微针本体的内层和外层覆盖药物膜或生物相容性合金膜。
作为优选，微针针尖孔径d1、针座面积、微针数目、针体的三维结构、相邻两针尖间隔S、微针本体的高度H1以及针尖的倾角可以依据实际应用需要进行改变。
针尖用于刺破活体动物皮肤的角质层，针体增加刺入量，开口的空心微孔增加药物的传递速度、传递量、传递种类、利用效率。
一体化针座用于稳定微针阵列，防止微针在皮肤中断裂或残留，或者贴合在其他金属/非金属材料支撑体上上形成不同形式的微针阵列针头。
本发明的另一个目的是提供一种空心微针阵列的制备方法。
本发明微针阵列成型和针尖开孔利用一次或多次微膜铸吹塑成型工艺压铸实现，然后利用一次性快速热融脱模工艺获得完整的锥体状空心微针阵列；其中微膜铸吹塑成型工艺包括温控金属微针阵列模具工艺，温控调速气流喷射工艺。
其中温控金属微针阵列模具工艺，包括以下步骤：
步骤(1)、按照纵深比要求，借助于成熟的LIGA技术和湿性化学刻蚀工艺在透明玻璃载体上，获得特定焦距的球面凹坑阵列，制备出微透镜结构阵列；
步骤(2)、利用紫外光垂直照射步骤(1)微透镜结构，并在透明玻璃载体的SU-8负光刻胶薄膜中形成高纵横比聚合物锥体状实心微针阵列，通过显影工艺形成聚合物锥体状实心微针阵列基础支撑模；
步骤(3)、在步骤(2)支撑模的锥体形表面上通过镀膜和电铸工艺沉积一定厚度的锥体状金属薄膜；去除基础支撑模的感光后SU-8材料以及透明玻璃载体后，形成锥体状空心金属微针阵列模具。
其中温控调速气流喷射工艺，具体是利用温控方法调节喷射气流的温度，利用调速气流喷射方法，即将设定速度和设定温度的气流把一定厚度的聚合物薄膜吹压到温控锥体状空心金属微针阵列模具上，通过温度来控制粘附在温控锥体状空心金属微针阵列模具上的聚合物材料的流动性，完成微膜铸吹塑成型。
调整微针阵列针尖开孔的微孔直径可以根据需求，通过改变微膜铸吹塑成型方法中吹压成型气流的流动和温度参数，以及锥体状空心金属微针阵列模具的温度参数；其中成型气流的流动参数包括成型流动速度和流动时间等。
微针阵列针体的厚度t根据需求，通过进行改变微膜铸吹塑成型方法中吹压成型气流的流动和温度参数、所要成型聚合物材料薄膜的厚度。
微针阵列针头的高度H1可以根据需求，通过选用不同形状参数的锥体状金属薄壳微针模具、选用不同膜厚的聚合物薄膜材料以及微膜铸吹塑成型的次数。
锥体状空心微针周期性分布的型位结构根据需求，通过不同的掩模图案和刻蚀工艺来制备不同参数的微透镜阵列，然后再此基础上制备锥体状金属薄壳微针模具，选用不同的模具获得不同型位结构的微针阵列。微针阵列的型位结构包括微针阵列针头之间的排列间距和排列方式。
微针阵列针座的厚度H2根据需求，通过改变所要成型聚合物材料薄膜的厚度、选用不同纵横比和高度等形状参数的锥体状金属薄壳微针模具进行相应调整。
其中快速热融脱模方法，具体是根据所用成型聚合物材料的融化温度和凝固温度，将成型聚合物材料降低到适当温度，并将锥体状空心金属微针阵列模具迅速加热到聚合物融化温度，完成聚合物微针阵列与微针模具之间的脱离。而由于针尖部仅仅有较薄的聚合物材料会热融化并与金属微针阵列模具一起退出，在针尖处就形成了适当孔径的开口。脱离后的聚合物微针阵列，就获得了所需纵横比，具有微通道的聚合物锥体状空心微针阵列。
本发明的有益效果是：
本发明微针阵列采用薄膜、光刻、化学刻蚀等LIGA工艺与新型微膜铸吹塑成型工艺相结合，可以简易，大规模的制备聚合物锥体形空心微针阵列，并通过加热内层金属薄膜微铸模具，在金属微铸模具与聚合物接触面上形成快速热融层而将微针阵列脱模。
本发明微针阵列具有高效的药物递送和体液采集效率，制备工艺简单，制造周期极短，成本低，成品率高，重复性好。所制作的聚合物空心微针阵列芯片适用于输运生物大分子药物、美容护肤品的经皮输运和现有药物的经皮药剂或抽取体液(包括血液)。
附图说明
图1为本发明微针阵列的剖面图；
图2a～f为高纵横比(宽高比)基底实心微针的制作过程；
图2g～h为基底支撑微针阵列的制作过程；
图2i～l为气流热压铸成型制作锥体空心微针阵列的制作过程。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的分析。
以下聚合物选用正聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)或它们的共聚物(PLGA)。
本发明一种空心微针阵列及其制备方法，包括以下步骤：
1.制备微透镜：在1mm厚钠钙玻璃基底上物理气相沉积0.5um左右的铬薄膜，利用目前最常用的正性光刻胶，例如正性光刻胶(PMMA AZ1518)，通过旋涂的方式形成2～3um的光刻胶覆盖在铬层上。制备具有特定图案的光刻掩模，例如100um直径，中心间距600um的图案。利用光学掩模调准器(optical mask aligner)将光刻掩模置于光刻胶上。将它们曝光在能量为200mJ左右的紫外光中，采用中型碱溶液显影剂(例如典型工业用显影剂为KOH，TMAH，酮或乙酰唑胺)，结合软烘焙工艺，去除曝光了的正光刻胶，制作相应的光刻图案。采用用铬刻蚀剂(KMnO4，Na3PO4等)移除没有光刻胶覆盖的铬层。基片玻璃的另一面涂覆光刻胶防止HF-HCl刻蚀剂腐蚀到。利用各向同性的化学湿性刻蚀剂(HF:HCl:H2O比例1:2:17)，刻蚀覆盖有一定图案铬涂层的一面，并于无铬的孔洞处的铬层侧下方刻蚀出特定曲率的球面形凹坑，形成微透镜的轮廓。控制刻蚀时间和刻蚀液的成份比例可以获得特定曲率的球面凹坑，为将所制备的微针初步定制纵横比。将SU-8(负光刻胶)甩涂到具有刻蚀了微凹坑的表面上。由于折射系数的不同，在微凹坑中的环氧负光刻胶形成了微透镜。
2.聚合物锥体状实心微针阵列支撑基模：去除底面的光刻胶，并将底面垂直曝光于紫外光(7000mJ)中。紫外光通过透镜后在SU-8膜中形成隐形的锥体状实心微针阵列，通过硬烘培工艺后，没有在紫外光中曝光的SU-8未形成交联化分子结构，可利用丙二醇醋酸单甲基醚(PGMEA)去除之，而是椎体状的微针显影，获得锥体状实心微针阵列支撑基础模。其型位结构参数由光刻掩模和微透镜的参数决定。如图1，包括中心间距，针体底部的直径(D)，针体高度(H1)等。
3.获得锥体状空心金属微针阵列模具：将聚合物锥体状实心微针阵列支撑基模平面尽量平行与物理气相沉积的方向，并以一定速率旋转支撑基模，使0.5um铬可以均匀地沉积到支撑基模的微针针头外表面，获得相对其他工艺(例如电镀)更为平滑的金属外壳表面，初步获得锥体状空心金属微针阵列模具，简称为微针阵列初模。在生长有微针阵列初模的一面均匀地涂覆防腐蚀的材料(例如SU-8)，而保留下表面的玻璃层不覆盖。然后将整体放入化学湿性刻蚀剂HF:HCl:H2O中移除钠钙玻璃层。移除玻璃层后，利用二甲苯可以溶解负性胶的能力，溶解去除残留在微针阵列初模内已经感光的SU-8。随后将包括微针阵列初模的下表面置于铬电镀液中，进行电镀，并在原有铬层上内向生长，获得5～10um的镀铬层(或者其他金属)，最终获得具有足够支撑强度和热稳定性的锥体状空心金属微针阵列模具，而且其与聚合物锥体状实心微针阵列支撑基模具有几乎相同的高纵横比特征。
4.制备可温控的锥体状空心金属微针阵列模具：将基底支撑微针阵列与铜片贴合，贴合剂选用导热硅脂。导热硅胶可以填充锥体状空心金属微针阵列模具内的空隙。这种方法可以减少材料热膨胀系数的不同可能带来热应力问题。模具与加热铜片的贴合采用柔性的真空吸附贴合方法，可以来进一步改善加热给模具带来的应力问题。制备的可温控锥体状空心金属微针阵列模具简称为温控金属微针阵列模具。
5.制备聚合物锥体状空心微针阵列的系统环境：主要包括薄膜夹持与进给工具，气体加热冷却装置，高速气流喷射头，温控金属微针阵列模具固定平台，气流循环压缩装置等。制备系统内为低氧状体，甚至无氧状体，利用较高浓度的氮气填充。高速气流喷射头所喷射的气体也为较高浓度的氮气，气流循环压缩装置保持系统的氮气循环，降低氮气使用成本。气体加热冷却装置保持系统环境的整体平衡温度。
6.制备聚合物锥体状空心微针阵列：
6.1.金属微针阵列模具表面成膜：薄膜夹持与进给工具固定住具有一定厚度的聚合物薄膜，一般选用200～1000um。然后控制进给工具以一定的速度将温控金属微针阵列模具刺入聚合物材料中。在刺入的过程中，高速气流喷射头喷射一定流量和一定温度的氮气，配合进给工具完成刺入的工序。气流喷射吹压微薄膜材料辅助微针阵列模具刺入薄膜的过程属于微膜铸吹塑工艺的一部分。温控金属微针阵列模具的温度与气流温度需要根据所采用的聚合物材料融化温度来设定，例如针对PLGA，PLA和PGA等类型的材料将模具温度分别设定在45℃，180℃和230℃，而气流温度则可以分别设定在20℃，100℃和150℃。会有一定厚度的聚合物材料粘附在金属微针阵列模具上，其中粘附材料的厚度与所用聚合物的种类，薄膜厚度，金属微针阵列模具的设定温度以及相对的移动速度等参数相关。由于金属微针阵列模具具有较高的纵横比，为了控制聚合物空心微针阵列针体的厚度，选择所用聚合物薄膜的厚度参数比较重要，往往也需要多次将金属微针阵列模具刺穿聚合物薄膜。每次被刺穿过的聚合物薄膜可以根据工艺要求选用不同的厚度。
6.2.修整模具表面成膜及针头处开孔：由于所制作的聚合物锥体状空心微针阵列具有较高的纵横比，聚合物薄膜材料粘附在金属微针阵列模具针头上的概率比较针体上会更大，针体的上端较下端更大，从而导致微针上膜厚的不均匀问题。那么微膜铸吹塑工艺通过热氮气气流吹压粘附在金属微针阵列模具上的聚合物材料，结合温控金属微针阵列模具的融化温度控制粘附聚合物材料的流动性来解决不均匀的问题。微膜铸吹塑工艺提高附着在针体和针尖上聚合物材料的流动性，这样会带来两个效果，1.提高金属微针阵列模具的温度(高于聚合物材料融化的临界温度)有利于粘附在其上的聚合物材料的整体向下移动，加快调整进程。2.提高热氮气气流的强度，会提高聚合物微针针体外壁处的流动性，有利于快速完成聚合物微针针体壁厚的重新分布。借助热氮气气流从针尖到针体底部调整聚合物材料的分布，从而调节针体聚合物的厚度，使得从针尖到针体底部的厚度分布特征为由薄到厚，提高阵列微针的整体强度。另一方面微膜铸吹塑工艺包括调整热氮气气流的强度，在短时间内调节聚合物材料在针头尖端的分布，形成足够薄的聚合物层。由于在脱模的过程中，薄层会与金属微针阵列模具一起退出，因此在厚层与薄层交界的边缘形成针头处开孔。那么调整热氮气气流的强度可以调整针头处的开口孔的尺寸。
7：高纵横比聚合物锥体状空心微针阵列的快速热融脱模：待聚合物锥体状空心微针阵列达到预定的结构后，首先与针体相连的外平面整体冷却到所用聚合物材料融化的临界温度以下10度，然后将基底微针阵列铸模的的温度逐步缓慢降低，降低到所用聚合物材料融化的临界温度附近以下并保持，可以实现对聚合物材料应力的退火。由于金属微针阵列模具外表面为真空镀膜，从而有着优越的平整度。提高金属微针阵列模具的温度到所采用聚合物融化所需温度以上并且保持住，由于聚合物在与模具的界面上出现了融化，这时金属微针阵列模具的外表面和所用聚合物材料之间的粘附力会变得很小，从而易于将高纵横比的聚合物空心微针阵列脱离金属微针阵列模具，完成脱模。而由于针尖部仅仅有较薄的聚合物材料会热融化并与金属微针阵列模具一起退出，在针尖处就形成了适当孔径的开口，最终完成了整个制备过程，获得所需的纵横比聚合物锥体状空心微针阵列。
保持步骤5的条件，重复步骤6-7可以连续制备符合需求的高纵横比聚合物锥体状空心微针阵列，同时金属微针阵列模具可以多次重复使用，而很少损伤模具。提高了模具的使用寿命，就降低了复杂制备模具所带来的成本，从而极大的降低单个微针阵列的成本，同时保持了可用性。
如图1所示，最终制备得到的微针阵列为一体成型结构，包括针座、以及垂直于针座的若干周期性分布的锥体状空心微针；其中针座为平板结构，锥体状空心微针包括微针本体、微管道；微针本体包括具有开口的针尖、锥体状空心针体，针尖、针体构成针头；微管道是由针尖开孔与内部锥体形空心形成。
微针针尖开孔孔径d1、针座厚度H2、微针数目、针体的三维结构、相邻两针尖间隔S、微针本体的高度H1以及微管道位于针座处的开口孔径D、微管道的锥体角度G可以依据实际应用需要进行调整。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于药物传输和体液采集的空心微针阵列，为一体成型，其特征在于包括针座、以及垂直于针座的若干周期性分布的锥体状空心微针；其中针座为平板结构，锥体状空心微针包括微针本体、微管道；微针本体包括具有开口的针尖、锥体状空心针体，针尖、针体构成针头；微管道是由针尖开孔与内部锥体形空心形成。
2.如权利要求1所述的一种用于药物传输和体液采集的空心微针阵列，其特征在于锥体状空心微针阵列采用的聚合物材质为可降解生物材料或硬质高分子材料。
3.如权利要求1所述的一种空心微针阵列，其特征在于锥体状空心微针阵列采用的聚合物材质为正聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)及它们的共聚物(PLGA)。
4.如权利要求1所述的一种用于药物传输和体液采集的空心微针阵列，其特征在于微针针尖孔径、针座面积、微针数目、针体的三维结构、相邻两针尖间隔、针体的高度以及针尖的倾角可以依据实际应用需要进行改变。
5.一种用于药物传输和体液采集的空心微针阵列的制备方法，其特征在于针体成型和针尖开孔利用一次或多次微膜铸吹塑成型工艺压铸实现，然后利用一次性快速热融脱模工艺获得完整的锥体状空心微针阵列；其中微膜铸吹塑成型工艺包括温控金属微针阵列模具工艺，温控调速气流喷射工艺。
6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于温控金属微针阵列模具工艺，包括以下步骤：
步骤(1)、按照纵深比要求，借助于成熟的LIGA技术和湿性化学刻蚀工艺在透明玻璃载体上，获得特定焦距的球面凹坑阵列，制备出微透镜结构阵列；
步骤(2)、利用紫外光垂直照射步骤(1)微透镜结构，并在透明玻璃载体的SU-8负光刻胶薄膜中形成高纵横比聚合物锥体状实心微针阵列，通过显影工艺形成聚合物锥体状实心微针阵列基础支撑模；
步骤(3)、在步骤(2)支撑模的锥体形表面上通过镀膜和电铸工艺沉积一定厚度的锥体状金属薄膜；去除基础支撑模的感光后SU-8材料以及透明玻璃载体后，形成锥体状空心金属微针阵列模具。
7.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于温控调速气流喷射工艺，具体是利用温控方法调节喷射气流的温度，利用调速气流喷射方法，即将设定速度和设定温度的气流把一定厚度的聚合物薄膜吹压到温控锥体状空心金属微针阵列模具上，通过温度来控制粘附在温控锥体状空心金属微针阵列模具上的聚合物材料的流动性，完成微膜铸吹塑成型。
8.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于调整微针阵列针尖开孔的微孔直径可以根据需求，通过改变微膜铸吹塑成型方法中吹压成型气流的流动和温度参数，以及锥体状空心金属微针阵列模具的温度参数；其中成型气流的流动参数包括成型流动速度和流动时间。
9.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于锥体状空心微针周期性分布的型位结构根据需求，通过不同的掩模图案和刻蚀工艺来制备不同参数的微透镜阵列，然后再此基础上制备锥体状金属薄壳微针模具，选用不同的模具获得不同型位结构的微针阵列；其中微针阵列的型位结构包括微针阵列针头之间的排列间距和排列方式。
10.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于快速热融脱模方法是根据所用成型聚合物材料的融化温度和凝固温度，将成型聚合物材料降低到适当温度，并将锥体状金属薄壳微针模具迅速加热到聚合物融化温度，完成聚合物微针阵列与微针模具之间的脱离；而由于针尖部仅仅有较薄的聚合物材料会热融化并与金属微针阵列模具一起退出，在针尖处就形成了适当孔径的开口；脱离后的聚合物微针阵列，就获得了所需纵横比，具有微通道的聚合物锥体状空心微针阵列。
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