本實(shí)用新型涉及基因治療技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件及其制造模具。

背景技術(shù)：

目前治療惡性腫瘤的方法有直接切除、化學(xué)治療等，人體中并非所有組織都適合直接切除，而化學(xué)治療則有后遺癥。國(guó)內(nèi)基因治療(Gene Therapy)尚未成熟與合法，但已有相當(dāng)多的研究進(jìn)行著。將基因傳遞進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)而不要傷害細(xì)胞是基因治療相當(dāng)重要的一個(gè)部分。使用病毒轉(zhuǎn)植基因有安全上的疑慮，其他方法還有以高壓氣體將基因打入表面組織如基因槍法(Gene Gun)、以電擊開(kāi)啟細(xì)胞膜(Electroporation)或是以微針狀物刺穿細(xì)胞膜以傳遞基因等。本專利采用微針狀物刺穿細(xì)胞膜來(lái)傳遞并轉(zhuǎn)基因基因，開(kāi)發(fā)微針組件并配合內(nèi)窺鏡術(shù)以治療腸胃壁或膽道壁的癌癥細(xì)胞。人體細(xì)胞大小約在30～100μm，貫穿兩三層細(xì)胞需要使用高度約70～80μm微針狀物。

微機(jī)電系統(tǒng)就是將薄膜與厚膜的制造技術(shù)廣泛應(yīng)用在電子與機(jī)械工業(yè)上的設(shè)計(jì)裝置，一般常使用硅為基材。雖然硅質(zhì)材料有整合IC電路與不錯(cuò)的機(jī)械性質(zhì)，但若需求具光學(xué)、韌性、化學(xué)阻抗、不吸附蛋白質(zhì)或微結(jié)構(gòu)量產(chǎn)等特性，則必須選擇塑料模造技術(shù)。塑料模造技術(shù)常見(jiàn)的有熱壓成型(Hot Embossing)、射出成型(Injection Molding)或射壓成型(Injection Compression Molding)等。然而使用塑料模造技術(shù)來(lái)量產(chǎn)塑料微結(jié)構(gòu)必須有金屬模仁(Mold Insert)，模仁的制造大致有兩種方法，一是直接加工模仁，另一為先加工母模，的后再使用電鑄(Electrodeposition or Electroforming)翻模產(chǎn)生金屬模仁。電鑄翻模的技術(shù)應(yīng)用在光學(xué)塑料產(chǎn)品上已有相當(dāng)久的歷史，如塑料鏡片、車(chē)燈蓋等。由于電鑄是將金屬原子沉積上母模表面，故可相當(dāng)完整地復(fù)制母模的特征。其模仁精度絕對(duì)可以達(dá)到次微米以下，因此模仁的精度主要取決于母模的精度?；诖吮尘?，發(fā)展微塑料模造的母模加工技術(shù)已成為一個(gè)重要的議題。

國(guó)內(nèi)外微針特征射出成型研究還不常見(jiàn)，Michael等人曾經(jīng)使用<100>單晶硅及KOH蝕刻液進(jìn)行非等向性蝕刻，在硅基上產(chǎn)生高度約80μm、間距250μm的針狀特征數(shù)組，其端點(diǎn)相當(dāng)尖銳，端點(diǎn)曲率半徑小于0.1μm。其制作方法是先在硅基上成長(zhǎng)二氧化硅，經(jīng)過(guò)方形數(shù)組圖形(pattern)復(fù)制后浸泡蝕刻液，利用底切(undercutting)效應(yīng)蝕刻出尖點(diǎn)。過(guò)度蝕刻(overetching)將減短針狀結(jié)構(gòu)的高度，蝕刻時(shí)間的控制相當(dāng)關(guān)鍵。硅芯片上的圖形 有天然的不均勻性，過(guò)度蝕刻卻可確保所有平面上的針狀結(jié)構(gòu)都已形成。曾使用高度為140μm的硅基microprobes刺穿組織，并可有效傳入DNA或藥劑。Liwei Lin等人曾使用硅基模仁進(jìn)行熱壓成型，以KOH蝕刻<100>單晶硅形成錐狀槽，在此以錐狀槽微結(jié)構(gòu)的硅基為模仁進(jìn)行壓克力(PMMA)熱壓成型，產(chǎn)生高約21μm、底寬30μm的針狀結(jié)構(gòu)。

因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件、及制造方法和制造模具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件及其制造模具。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件，所述半導(dǎo)體微針組件包括內(nèi)窺鏡、微針單元及連接內(nèi)窺鏡和微針單元的導(dǎo)管，所述微針單元由半導(dǎo)體材料制備，微針單元包括基體及位于基體表面的若干微針，所述基體一端與導(dǎo)管相連通，另一端為封閉設(shè)置，微針用于刺破膽道細(xì)胞以使藥劑或基因進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微針呈尖銳的棱錐形分布于基體表面。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)管為柔性的硅膠導(dǎo)管，硅膠導(dǎo)管用于將內(nèi)窺鏡的擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為微針單元的擺動(dòng)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基體表面設(shè)有基因流出孔。

本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

一種基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件的制造模具，所述模具包括固定側(cè)固定板、可動(dòng)側(cè)固定板、及位于固定側(cè)固定板和可動(dòng)側(cè)固定板之間的固定側(cè)型模板、可動(dòng)側(cè)型模板、間隔板，固定側(cè)固定板和可動(dòng)側(cè)固定板之間還依次設(shè)有滑塊、剝料板、心型固定板、頂銷(xiāo)定位板、及頂銷(xiāo)固定板，滑塊內(nèi)側(cè)的心型固定板上形成有心型，間隔板上固定安裝有升降桿，固定側(cè)固定板上固定安裝有定位環(huán)，定位環(huán)內(nèi)安裝有注道襯套，模仁鎖固于滑塊內(nèi)側(cè)以進(jìn)行塑料射出壓縮成型，在模仁上制造出與微針相對(duì)的凹槽。

本實(shí)用新型的有益效果是：

將微針組件搭配內(nèi)窺鏡使用，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，微針拍打膽道或胃壁等需要治療的位置而將細(xì)胞刺破，即可達(dá)到基因傳遞的作用，可用來(lái)治療腸胃等器官內(nèi)壁的癌癥細(xì)胞；

使用非等向性蝕刻單晶硅產(chǎn)生微針，以此為母模進(jìn)行一次鎳電鑄翻制成模仁，再將模仁鑲?cè)肽＞咧羞M(jìn)行塑料射出壓縮成型，微針制備簡(jiǎn)單，制備精度較高。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中微針單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中微針單元的局部放大示意圖；

圖4為本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中的制造模具結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了搭配內(nèi)窺鏡使用的基因治療用微針組件，可用來(lái)治療腸胃等器官內(nèi)壁的癌癥細(xì)胞。另一方面使用非等向性蝕刻單晶硅產(chǎn)生微針數(shù)組，以此為母模進(jìn)行一次鎳電鑄翻制成模仁，再將模仁鑲?cè)肽＞咧羞M(jìn)行塑料射出壓縮成型，制造出具尖銳的微針結(jié)構(gòu)組件。實(shí)驗(yàn)過(guò)程分別使用高流動(dòng)性PC與一般PP進(jìn)行微針特征射出壓縮成型。

參圖3所示，本實(shí)用新型一具體實(shí)施方式中的一種基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件，該半導(dǎo)體微針組件包括內(nèi)窺鏡101、微針單元102及連接內(nèi)窺鏡和微針單元的導(dǎo)管103。

結(jié)合圖1、圖2所示，微針單元102由半導(dǎo)體材料制備，微針單元102包括基體1021及位于基體表面的若干微針1022，基體1021一端與導(dǎo)管相連通，另一端為封閉設(shè)置，微針1022用于刺破膽道細(xì)胞以使藥劑或基因進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

優(yōu)選地，本實(shí)施方式中微針1022呈尖銳的四棱錐形分布于基體表面，當(dāng)然在其他實(shí)施方式中微針1022也可以為其他的尖銳形狀，如三棱錐形等，此處不再一一舉例說(shuō)明。

進(jìn)一步地，基體1021表面設(shè)有基因流出孔1023。

其中，導(dǎo)管103為柔性的硅膠導(dǎo)管，硅膠導(dǎo)管用于將內(nèi)窺鏡的擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為微針單元的擺動(dòng)。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了搭配內(nèi)窺鏡使用的微針組件，以進(jìn)入體腔內(nèi)進(jìn)行基因傳遞的動(dòng)作。此外使用在不需內(nèi)窺鏡導(dǎo)引且體腔管徑較大的時(shí)機(jī)。為了能大量生產(chǎn)，選擇以射出成型方式制造簡(jiǎn)化的微針組件，并設(shè)計(jì)微針組件的模具，待成品完成后再以鉆孔方式加工基因流出孔。基因流出孔可使用直徑約0.3mm的鉆頭鉆孔，由于基因黏滯力不大，使用人工即可注射至微針組件表面，一般基因都溶于介質(zhì)中，注射基因時(shí)并不需要太大力量即可將基因傳輸。

因內(nèi)窺鏡擺動(dòng)而帶動(dòng)基因治療用微針組件也跟著擺動(dòng)，同時(shí)將基因注射到微針表面，當(dāng)微針拍打膽道或胃壁等需要治療的位置而將細(xì)胞刺破，即可達(dá)到基因傳遞的作用。由于內(nèi)窺鏡本身可產(chǎn)生擺動(dòng)的動(dòng)作，因此免除了現(xiàn)有技術(shù)中銅線與鋼片等零件來(lái)產(chǎn)生拍打動(dòng)作。

鑒于上述方案，本實(shí)用新型基于基因治療的半導(dǎo)體微針組件需具有以下功能：

(1)基因治療用微針組件與內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管組合一起進(jìn)入膽道；

(2)基因治療用微針組件具數(shù)百甚至上千根微針可同時(shí)刺破膽道細(xì)胞，使藥劑或基因進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；

(3)從體外施打藥劑或基因到基因治療微針表面；

(4)具拍打膽道壁的動(dòng)作。

本實(shí)用新型再一實(shí)施方式中的一種制造模具，此模具一模兩孔，為兩板模滑塊剝料板脫模型式的模具。

參圖4所示，該模具包括固定側(cè)固定板1、可動(dòng)側(cè)固定板6、及位于固定側(cè)固定板1和可動(dòng)側(cè)固定板6之間的固定側(cè)型模板2、可動(dòng)側(cè)型模板4、間隔板5，固定側(cè)固定板1和可動(dòng)側(cè)固定板6之間還依次設(shè)有滑塊3、剝料板9、心型固定板10、頂銷(xiāo)定位板7、及頂銷(xiāo)固定板8。

滑塊3內(nèi)側(cè)的心型固定板10上形成有心型16，間隔板5上固定安裝有升降桿15，固定側(cè)固定板1上固定安裝有定位環(huán)11，定位環(huán)11內(nèi)安裝有注道襯套12，模仁鎖固于滑塊3內(nèi)側(cè)以進(jìn)行塑料射出壓縮成型，在模仁上制造出與微針相對(duì)的凹槽。

由于要在基因治療用微針兩側(cè)產(chǎn)生微針數(shù)組結(jié)構(gòu)，因此微針電鑄模仁必須鎖在滑塊內(nèi)側(cè)。以硅基蝕刻出微針結(jié)構(gòu)數(shù)組為母模，的后電鑄翻制成金屬模仁，在此金屬模仁上產(chǎn)生微針狀凹槽結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，在固定側(cè)型模板2內(nèi)還對(duì)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)銷(xiāo)13及導(dǎo)銷(xiāo)襯套14，固定側(cè)固定板1和可動(dòng)側(cè)固定板6之間還設(shè)有定位件19，心型16下方設(shè)有頂出桿22，滑塊3下方設(shè)有回位銷(xiāo)27。

另外，本實(shí)施方式中還設(shè)有若干用于固定的螺絲，包括用于固定固定側(cè)的螺絲17、用于固定定位件的螺絲18、用于固定可動(dòng)側(cè)的螺絲20、用于固定定銷(xiāo)板的螺絲21、用于固定定位環(huán)的螺絲23、用于固定心型固定板的螺絲24、用于固定滑塊的螺絲25、以及用于固定升降桿的螺絲26。

由上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

將微針組件搭配內(nèi)窺鏡使用，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，微針拍打膽道或胃壁等需要治療的位置而將細(xì)胞刺破，即可達(dá)到基因傳遞的作用，可用來(lái)治療腸胃等器官內(nèi)壁的癌癥細(xì)胞；

使用非等向性蝕刻單晶硅產(chǎn)生微針，以此為母模進(jìn)行一次鎳電鑄翻制成模仁，再將模仁鑲?cè)肽＞咧羞M(jìn)行塑料射出壓縮成型，微針制備簡(jiǎn)單，制備精度較高。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。