Исследователи из Ратгерского университета вдохновились наблюдениями за паразитами и пчелами и разрабатали уникальную 4D-иглу, которая сможет сделать инъекции, вакцинацию и забор крови для анализов безболезненными. Принцип работы усовершенствованных игл был разработан с учетом тщательных наблюдений за паразитами и другими живыми организмами. Это может показаться странным, но очевидные преимущества микроигл, созданных на основе паразитов, компенсируют наш эмоциональный дискомфорт, возникающий от осознания того, что игла, с помощью которой нам делют инъекцию, создана по подобию жала паразита. Благодаря использованию 3D-печати и материалов, способных менять форму после печати, ученые добились безболезненности и меньшей инвазивности способа проведения инъекций, чем при помощи обычных медицинских игл. Мы хорошо знаем, что 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.
Фото: Напечатанные микроиглы, Риддиш Морд, Ратгерский университет
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.
Автор: Василий Киселев
Источник: https://habr.com/