本文研究团队依托自主DLP光固化3D打印设备，创新仿生锯齿微锯针（MSs）结构，解决传统微针穿刺阻力大、载药量不足两大行业痛点。器件采用环氧丙烯酸基材成型，表面旋涂PEGDA亲水涂层提升生物相容性，经仿真与多组实验验证，穿刺能力较常规锥形微针提升233%，载药容量提升30%，可实现垂直穿刺、滑移涂抹双重给药模式，促进药物在角质层均匀扩散。

传统微针多采用简单锥型、金字塔造型，受皮肤弹性影响难以有效刺入角质层；若单纯加长针体、降低阵列密度，又会分别加剧痛感、减少载药量。本研究借鉴茅草锯齿、鲁班锯的仿生结构，在微针侧壁设计阶梯锯齿，依靠增大表面粗糙度提升药液附着面积，同时锯齿切削作用降低穿刺阻力，整套数字化建模、光固化成型流程均可在自研DLP3D打印设备上完成迭代优化。

微锯针结构参数仿真与尺寸优化

研究设计正交试验，针对微针底宽、底长、尖端截高三组尺寸变量建立九组模型，导入有限元仿真测算穿刺应力。环氧丙烯酸基材承受极限应力为35–40 MPa，筛选出5号参数组合为最优方案，成型后尖端受力稳定不易断裂。同时针对锯齿深度参数测试，确认30 μm锯齿深度兼顾打印成型难度与载药表面积，锯齿结构对应力影响微弱，不会降低微针整体机械强度。

DLP光固化成型工艺参数优化

为降低成型尺寸误差，实验调整打印层厚与紫外曝光时长两组核心参数，经过多组正交对比得出最优工艺：层厚30 μm、曝光700 ms，整体尺寸平均误差仅9.2%，锯齿轮廓完整清晰。相较于传统模具浇筑工艺，DLP3D打印无需定制模具，可快速修改锯齿、针体尺寸，设计自由度更高，设备平面打印精度可达7.8 μm，满足微型医疗微结构高精度成型需求。

穿刺性能与体外透皮给药验证

采用多层石蜡膜+充水气球模拟人体弹性皮肤，同等压力下微锯针可刺穿两层石蜡膜并在第三层留下压痕，传统微针仅能穿透单层；离体猪皮给药测试中，微锯针穿刺孔洞均匀完整，药液残留少，荧光成像可见连续不间断药物扩散轨迹，常规微针给药轨迹断续、表皮残留药物更多。灰度色差量化结果显示微锯针给药渗透效果优于传统微针与现有改性微针，滑移给药模式可减少穿刺刺痛感，适配长效局部皮肤给药场景。

整套工艺科研应用价值

第一，仿生锯齿微结构搭配DLP3D打印摆脱模具限制，快速迭代微针形貌，同步提升穿刺能力与载药量；

第二，环氧丙烯酸基材搭配PEGDA亲水涂层，兼顾机械强度与生物安全，适配医用透皮耗材；

第三，垂直穿刺+滑移双给药模式，降低患者不适感，均匀提升皮肤药物吸收效率；

第四，优化后DLP成型工艺尺寸误差低、成型效率高，适合实验室批量制备微针试样，支撑皮肤给药、疫苗透皮递送相关科研。