Recientemente, investigadores de la facultad de ciencias e ingeniería de circuitos integrados de la Universidad de Ciencia y tecnología electrónica publicaron un trabajo de investigación titulado "3d - impresa barbed microelectrodes for biosensoring and Drug delivery in World management" en la revista internacional "microsystems & nanoengineering" (if: 9.9).En este trabajo, los investigadores utilizaron el texturista de investigación universal ta de Shanghai para medir la fuerza de penetración y la resistencia de extracción de la microaguja de Impresión 3D con púas.

La herida crónica es importantequanqiuLa carga médica y sanitaria sexual requiere urgentemente soluciones integradas que puedan tener en cuenta el monitoreo continuo de la herida y la intervención terapéutica bajo demanda. Este estudio propone dos dispositivos para la detección de la resistencia de la herida, la microaguja integrada con púas (3d - bmn) y la microaguja hueca con púas (3d - bhmn) para la entrega de medicamentos, ambos preparados a través de la tecnología de Impresión 3D de microlitografía estereoscópica de proyección de alta precisión (p μsl). El diseño de la estructura con púas se inspira en la estructura de púas en la naturaleza, como las picaduras de abejas, cuya morfología geométrica logra un equilibrio entre la eficiencia de la punción y el rendimiento de bloqueo mecánico, que se puede anclar firmemente en el apósito de la herida. Después del tratamiento electroconductor de cloruro de plata / plata (ag / agcls) y nanopartículas de oro (aunps), el dispositivo tiene excelentes propiedades electroquímicas y puede monitorear con precisión las señales de resistencia estrechamente relacionadas con el Estado de curación de la herida. El 3D - bhmn integra un atomizador ultrasónico para lograr una entrega eficiente de medicamentos. Estudiar el acoplamiento de 3D - BMN con 3D - bhmn y construir un sistema de retroalimentación de circuito cerrado; El sistema puede regular la entrega bajo demanda de medicamentos terapéuticos de acuerdo con los valores de resistencia detectados en tiempo real que coinciden con el Estado dinámico de curación de la herida. Esta plataforma integrada integra funciones de diagnóstico y tratamiento, promueve el desarrollo de la gestión inteligente de heridas y tiene amplias perspectivas de transformación y aplicación.

Este estudio integra la estructura de la aguja invertida en la aguja micro después de un diseño optimizado, lo que no sólo permite que la aguja micro se Ancle firmemente en el apósito de la herida, evitando el desprendimiento durante el uso a largo plazo, sino que también garantiza que la aguja micro penetre suavemente en el apósito y penetre en el tejido de La piel con una resistencia mínima. Con el fin de explorar sistemáticamente los efectos de los diversos parámetros estructurales de la Púa (incluido el ángulo de la púa, el número de púas y el número de capas) en la fuerza de entrada y salida de la microexcavación, este estudio utilizó un texturista de alta precisión para simular el proceso de acción mecánica dinámica anterior con un modelo de apósito de herida a base de agarosa (figura 2a). El hidrogel de azúcar de Agar es un modelo común de apósito de herida, que puede proporcionar una plataforma de prueba con correlación fisiológica para la evaluación práctica de las propiedades mecánicas de las microagujas.

El dispositivo experimental se construye de la siguiente manera: la microaguja se instala firmemente sobre la sonda del texturista y se coloca verticalmente sobre el modelo de agarosa. La sonda presiona el modelo de apósito de la herida a una velocidad constante de 1 mm / S (la velocidad es consistente con la tasa de penetración clínica real) hasta que la microaguja Wanquan penetre en el interior del hidrogel. Posteriormente, la sonda se retira a la misma velocidad para determinar la resistencia a la extracción de la microaguja. Para eliminar el impacto del error aleatorio, cada grupo de condiciones experimentales se repite tres veces, se obtiene la curva de desplazamiento de fuerza y se calculan indicadores cuantitativos de propiedades mecánicas basados es es en esta curva.

Este estudio preparó y probó una serie de prototipos de microagujas con ajustes sistemáticos en el ángulo de púas, el número de púas y la estructura jerárquica (figura 2B - d). Para facilitar la observación experimental y el análisis visual, solo se imprime una microaguja en 3D cada vez para la observación. El objetivo central del experimento es seleccionar un esquema de estructura de púas zuidahua para lograr un equilibrio entre la conveniencia de la punción y la intensidad del anclaje, es decir, mientras zuida minimiza la resistencia de la punción para reducir las molestias de los pacientes y el daño tisular, zuidahua aumenta la intensidad del anclaje y evita el desprendimiento inesperado de microagujas.El modelo de apósito de herida utilizado en el experimento está hecho de hidrogel de azúcar de Agar con una puntuación de masa del 5%, cuya dureza y módulo de elasticidad coinciden muy bien con el apósito coloide de agua disponible en el mercado, construyendo así un entorno de prueba con correlación fisiológica. Además, El hidrogel tiene propiedades transparentes y puede observar intuitivamente la interacción entre el pinchazo y el apósito en tiempo real durante todo el proceso de microacupuntura y extracción. Las ventajas únicas anteriores hacen de la agarosa un material estándar de oro en el campo de las pruebas de rendimiento mecánico de microagujas.

Los resultados experimentales revelan varios mecanismos clave de acción mecánica (figura 2B - d). En primer lugar, tanto la fuerza de perforación como la fuerza de tracción de la aguja están significativamente positivamente relacionadas con el ángulo de púas. A medida que aumenta el ángulo de la espina, el área de contacto aumenta, lo que a su vez conduce a un aumento de la resistencia a la espina, pero la interacción mecánica entre la microaguja y el apósito de agarosa también aumenta, lo que mejora la resistencia al anclaje. Cabe señalar que un ángulo de púas demasiado grande puede causar una grave deformación del hidrogel durante el proceso de púas, lo que a menudo puede causar daños en la punta de la aguja o desgarro del apósito. Sobre la base de los resultados de la investigación anterior,El ángulo de púas de 45 ° se determina como el esquema de diseño zuiyou para estudios posteriores.Este ángulo puede lograr un buen equilibrio de rendimiento: la fuerza de penetración se puede mantener en un nivel bajo, y zuida reduce las molestias de los pacientes; Al mismo tiempo, la fuerza de tracción es suficiente para garantizar el anclaje estable de la microaguja durante el uso a largo plazo.

Además del ángulo de púas, el aumento del número de púas y el número de capas estructurales puede mejorar aún más la resistencia de adhesión de las microagujas. Esta mejora del rendimiento se debe a que el aumento del número de púas y el aumento del número de capas traerán más puntos de posicionamiento del ancla, al tiempo que ampliarán la interfaz de contacto entre las púas y la agarosa, lo que hará que la distribución de la carga mecánica sea más uniforme y zuida minimizará la ocurrencia de fallos de corte local. Sobre esta base,En este estudio, se utilizaron seis estructuras de doble capa con púas de 45 ° En cada capa como configuración estándar para experimentos posteriores.

Esta optimización estructural construye un sistema de microagujas de alta estabilidad adecuado para el monitoreo continuo de señales biológicas a largo plazo. Con el efecto de anclaje sólido de la microaguja, el sistema no solo puede reducir la ocurrencia del fenómeno de deriva del sensor, sino también ahorrar pasos de operación de reimposición frecuente, lo que a su vez reduce la carga del paciente y reduce el riesgo de infección. En resumen, la microaguja optimizada de Impresión 3D con púas (3d - bmn) tiene practicidad clínica y fiabilidad mecánica.

Figura 2 propiedades mecánicas del 3D - bmn. A diagrama esquemático del dispositivo de prueba de propiedades mecánicas B curva de esfuerzo - desplazamiento de microagujas con diferentes ángulos de púas C curva de esfuerzo - desplazamiento de microagujas con diferentes números de púas d curva de esfuerzo - desplazamiento de microagujas con diferentes capas de púas

Referencias: Xinyu fu, et al.Electrodos de microaguja de púas impresos en 3D para el biosensor y la administración de medicamentos en el tratamiento de heridas. Microsistemas y nanoingeniería, 2026