Фото: Напечатанные микроиглы, Риддиш Морд, Ратгерский университет
Ученые Ратгерского университета черпали вдохновение, наблюдая за паразитами и пчелами.
Группа ученых Ратгерского университета в провинции Нью-Брунсвик разрабатывает 4D-иглы, которые помогут избавиться от боли при вводе лекарств, вакцинации и заборе крови на анализ. Принцип действия инновационных микроигл был разработан по результатам наблюдения за паразитами и другими живыми существами.
Это может казаться отвратительным, но польза, которую принесут вдохновленные паразитами микроиглы, намного перевешивает этот эмоциональный дискомфорт. Благодаря использованию 3D-печати и материалов, способных менять форму после печати, группа ученых из Ратгерса изобрела безболезненный и менее инвазивный способ проведения инъекций, чем при помощи обычных медицинских игл.
На сегодняшний день медицинские иглы являются основным инструментом взятия образцов крови, введения лекарств или вакцинации. Любой, кого хоть раз имел с ними дело, знает, что ощущения в лучшем случае неприятные.
Обычные микроиглы все чаще применяются в медицинском секторе, потому что они позволяют уменьшить боль от инъекций и свести к минимуму риск заражения. Однако, из-за слабой адгезии возникла проблема при контролируемой доставке лекарств — используемые микроиглы плохо держатся на коже, даже в составе специальных пластырей, и не годятся для постепенного введения препаратов (капельница, катетер) или продолжительного проведения исследований (забора биоматериала, удержания сенсоров на коже). Решением станут печатные 4D-микроиглы.
«Мы думаем, что наши микроиглы, созданные с помощью 4D-печати, повысят надежность и качество инъекций при доставке лекарств, заживлении ран, проведении исследований и других действий с мягкими тканями»,
— объясняет ведущий автор работы Хо Вон Ли, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Ратгерского университета.
Фото: Испытание 4D-микроигл, Риддиш Морд, Ратгерский университет
Инновационные 4D-микроиглы были подсказаны природой; команда ученых почерпнула идеи из некоторых особенностей различных живых существ, таких, как микро-крючки паразитов, жала пчел и иглы дикобраза. Взяв их за основу, команда ученых изобрела микроиглу, которая сцепляется с кожей при введении.
Толщина и расположение зубцов и кривизна их изгиба контролируются параметрами и составом материала при фотополимерной 3D-печати, а для создания внутренних каналов использовали эффект десольватации, при котором материал внутри игл не затвердевает.
Отпечатанные 4D-микроиглы были испытаны на образце мышечной ткани курицы и результаты оказались многообещающими: напечатанная микроигла имеет в 18 раз лучшую адгезию к тканям, чем обычная микроигла без “крючков”, и демонстрирует замедленное высвобождение лекарственного средства, что дает возможность более контролируемого ввода сильнодействующих препаратов.
В заключение стоит сказать, что адгезивные микроиглы могут сыграть важную роль в диагностике и мониторинге здоровья, помогая брать пробы ДНК, анализы на ферменты, антитела и другие медицинские показатели. Для пациентов с диабетом, которым приходится сдавать много анализов крови для контроля уровня сахара, микроиглы могут стать менее инвазивным решением и при проверке глюкозы, и при приеме инсулина.
Исследование печатных 4D-игл было опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
