Con la integración y el desarrollo de la ciencia de los materiales, la tecnología de Microprocesamiento y la medicina moderna, la microaguja, como tecnología innovadora en el campo del diagnóstico y tratamiento intervencionista mínimamente invasivo, se ha convertido en una importante dirección de investigación en la vanguardia de la ingeniería biomédica con sus ventajas de penetrar en la cutícula de la piel, mejorar significativamente La eficiencia de la entrega de medicamentos y lograr el monitoreo en tiempo real de biomarcadores.

Recientemente, el estudio publicado por la Universidad de Koch en Turquía en Advanced Materials Technologies mostró un parche hueco de microagujas hidrofílicas preparado utilizando la tecnología de Impresión 3D micro - nano, que puede recoger eficazmente el líquido interterritorial cutáneo (isf) y realizar pruebas in situ de biomarcadores. En este innovador estudio, el microarch de precisión de Mo Fang ® El sistema de Impresión 3D s230 (precisión: 2 micras) desempeña un papel clave y proporciona el soporte técnico central para la fabricación de precisión de la estructura de microaguja.

Como entorno líquido directo de la vida celular, el líquido intercellular representa alrededor del 75% del líquido extracelular, y su composición biomarcadora es muy similar a la de la sangre. Los estudios han demostrado que el ISF contiene una gran cantidad de indicadores relacionados con la enfermedad y se espera que se convierta en una fuente ideal de muestra para reemplazar el diagnóstico sanguíneo tradicional. Sin embargo, los niveles de ISF en la corteza cutánea son extremadamente bajos y la tecnología de extracción se enfrenta a grandes desafíos. Los métodos tradicionales de recolección isf, como el método de succión de ampollas y la punción de biopsia, no solo causan molestias y lesiones cutáneas a los pacientes, sino que también pueden causar distorsiones en la concentración de biomarcadores debido a lesiones tisulares. La tecnología de microdiálisis, por su parte, tarda varias horas en completar el muestreo y la permeabilidad de la membrana limita el alcance de los analistas que se pueden recoger.

Por lo tanto, el desarrollo de nuevas tecnologías que puedan extraer ISF (≥ 1 μl) de manera rápida y suficiente se ha convertido en una prioridad. En este estudio, el equipo de investigación utilizó la tecnología de microlitografía estereoscópica de proyección de superficie de precisión Mo Fang (p μsl) para preparar con éxito microagujas huecas multicanal con excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad. A través del microarch de precisión mozambiqueño ® Con el sistema de Impresión 3D s230, los investigadores diseñaron y fabricaron conjuntos de microagujas cónicas con diferentes alturas, diámetros de base y número de microcanales. Cada parche de microagujas contiene una matriz de microagujas de 10 × 10, cubriendo un área de 16 × 16 mm cuadrados. El análisis de la microscopía electrónica de barrido (sem) muestra que el diámetro de la punta de la aguja preparada es de aproximadamente 5 micras, que es comparable al radio de la punta de la aguja preparada sobre la base de la tecnología de litografía.

Posteriormente, el estudio aplicó una capa de sílice en la superficie del canal de microagujas a través de la deposición química por vapor, lo que mejoró significativamente la hidrofilicidad y, por lo tanto, la capacidad de adsorción ISF a través del canal de microagujas. Después de la modificación, el ángulo de contacto estático con agua de la aguja se redujo de unos 72 ° a 9 °, lo que indica una mejora significativa de la hidrofilicidad. Este recubrimiento superhidrofílico permite a las microagujas extraer el líquido del gel de agarosa, mientras que las microagujas no tratadas no pueden extraer ningún líquido del gel de agarosa. Las microagujas recubiertas de sílice se pueden rellenar con un tinte azul en los segundos posteriores a la inserción del gel de agarosa, mostrando la capacidad de absorción del líquido pasivo. Las pruebas de propiedades mecánicas muestran que las microagujas impresas en 3D muestran excelentes propiedades mecánicas bajo compresión, Corte y penetración. Bajo cargas de compresión de hasta 0,40 n / aguja, la microaguja no mostró signos de rotura, lo que confirmó su resistencia mecánica a penetrar en la piel sin ceder mecánicamente.

Posteriormente, los experimentos de Citotoxicidad verificaron la biocompatibilidad del parche de microaguja impreso en 3D antes y después del recubrimiento de sílice. En comparación con el Grupo control, las células empapadas en medios que contenían microagujas mostraron una vitalidad celular considerable 24 y 72 horas después, lo que indica que las microagujas impresas en 3D no tenían efectos tóxicos antes y después del recubrimiento.

Los investigadores lograron un análisis directo y cuantitativo de biomarcadores en el líquido de muestreo mediante la integración del método de análisis colorimétrico en el parche de microaguja. Y seleccionando la urea y el pH como biomarcadores objetivo, la Cámara integrada de microfluídicos contiene un análisis colorimétrico de urea y pH basado en papel para detectar los niveles de urea y ph en el ISF extraído. Los resultados experimentales muestran que el parche puede detectar eficazmente los niveles de urea y ph en el isf, cubriendo concentraciones fisiológicamente relacionadas. El coeficiente de correlación lineal de la detección de urea R M2 = 0,98 y el límite de detección es de 0,83 mm, lo que indica la viabilidad y eficacia de este método en la aplicación práctica.

Los parches de microagujas superhidrofílicas desarrollados en esta investigación se pueden integrar en varios dispositivos isf, ampliando su aplicación para detectar una variedad de biomarcadores en el isf, y la capacidad de extracción del ISF pasivo proporciona avances significativos en el diseño y producción de equipos de monitoreo continuo de la salud.

Este innovador estudio refleja el gran potencial de aplicación de la impresión 3D micro - nano en el campo biomédico. Con el fin de mejorar de manera integral la eficiencia de impresión del equipo, el s230 se actualizó al s230a, mientras continuaba las ventajas de la precisión de impresión súper alta de 2 micras, su sistema integrado de ajuste automático de nivel realiza la automatización de procesos clave como el nivelación automática de la plataforma, la calibración dinámica de la película de tensión y El ajuste inteligente de la hob.

S230a a través de la optimización inteligente de los parámetros del proceso, bajo la premisa de garantizar la calidad de la superficie y la precisión del tamaño, se logra una gran eficiencia de producción.mejorarPara satisfacer las necesidades de Impresión 3D de alta precisión en el campo de la biomedicina, incluyendo la preparación de estructuras de precisión como microagujas, microfluídicos, chips de órganos y dispositivos biónicos.

En el futuro, se espera que esta pasta de microagujas hidrofílicas sea ampliamente utilizada en investigación clínica, avances farmacéuticos, cosméticos y monitoreo continuo de la salud, especialmente en el manejo de enfermedades crónicas que requieren monitoreo frecuente de biomarcadores. Combinando la precisa tecnología de Impresión 3D micro - nano de mo fang, investigadores e ingenieros pueden desarrollar equipos de monitoreo de salud más precisos y cómodos, abriendo nuevas posibilidades para la medicina personalizada.