Bioinspirierte Rotations-Mikronadeln für genaue transdermale Positionierung und ultraminimal-invasiven Biomarker-Nachweis mit mechanischer Robustheit


. 7. März 2022; 2022: 9869734.

doi: 10.34133/2022/9869734.

eCollection 2022.

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Yilin Cai et al.

Forschung (Wash DC).


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Abstrakt

Microneedle ermöglicht transdermale Biosensorik und Medikamentenabgabe mit geringen Schmerzen. Die genaue transdermale Positionierung von Mikronadeln mit minimaler Hautverformung bleibt jedoch aufgrund der inhomogenen Hauttopologie und der diskontinuierlichen Kraft, die auf die Mikronadel ausgeübt wird, eine erhebliche technische Herausforderung. Hier stellen wir bioinspirierte Rotationsmikronadeln für eine genaue In-vivo-Mikronadelpositionierung vor, die von den Stacheln der Honigbienen inspiriert ist. Wir demonstrieren die Vorteile von Rotationsmikronadeln bei der Linderung des Hautwiderstands durch Finite-Elemente-Analyse, Schweinevalidierungen in voller Dicke und mathematische Ableitungen von Mikronadel-Haut-Interaktionsstressfeldern. Die maximale Penetrationskraft wurde um bis zu 45,7 % gemindert und die Kraftdämpfungsrate in der Haltephase nach der Penetration auf das 2,73-fache erhöht. Eine Verringerung der maximalen Hautdurchbiegung und eine schnellere Verformungswiederherstellung, die durch Rotationsmikronadeln eingeführt wurden, implizierten eine präzisere Eindringtiefe. Darüber hinaus haben wir die Rotationsmikronadeln bei Psoriasis-Mäusen, einem Tiermodell für monogene Erkrankungen, zur minimalinvasiven biologischen Probenentnahme und zur Überwachung proinflammatorischer Zytokine angewendet. Durch die Verwendung von nur einer Mikronadel zur Bestimmung des Zytokin-mRNA-Spiegels im Vergleich zu üblicherweise erforderlichen Biopsien oder Blutentnahmen wird ein ultraempfindliches Nachweisverfahren realisiert. Rotationsmikronadeln ermöglichen somit ein einfaches, schnelles und ultraminimal-invasives Verfahren zur subkutanen Aufnahme von biologischen Spurenproben und anschließende Point-of-Care-Diagnostik mit minimaler Beschädigung sowohl der Mikronadeln als auch der Haut.

Copyright © 2022 Yilin Cai et al.

Erklärung zu Interessenkonflikten

Die Autoren erklären, dass bezüglich der Veröffentlichung dieses Artikels kein Interessenkonflikt besteht.

Dies ist ein automatisch übersetzter Artikel. Er kann nur einer groben Orientierung dienen. Das Original gibt es hier: psoriasis

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