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研究人员探索SLA 3D打印微针通过皮肤将药物输送到血液中的创新方法

      中国3D打印网1月6日讯,研究人员在最近发布的“透过皮肤药物输送的3D打印的微流体空心针结构”中,研究人员探索了通过皮肤将药物输送到血液中的创新方法。在这项研究中,他们在微观层面上努力创造交付的“新自由度”。随着医学朝着针对患者的特定治疗方向发展,3D打印继续扮演着巨大的角色,包括医疗设备,植入物,组织工程学创新(如脚手架)等等。在这项研究中,研究人员继续改进针头皮肤注射中的使用。
      通常微针是用塑料,金属,陶瓷等材料制成的。随着生物相容性聚合物的问世,由于更大的可处置性,可负担性和定制化的潜力,微针正被更广泛地使用-总体上针对患者特定的利益。微流体装置落后于药物输送系统中的许多新功能,可用于混合和输送所需的少量液体。
      研究人员指出:“例如,微流体混合用于直接合成具有可调节理化特性(例如粒径,均质性以及在输送点处的药物载量和释放)的纳米颗粒。” “此外,微针和微流体混合的结合在诸如基于结合疗法的皮下/透皮给药等用于生物治疗的临床前测试的领域中是有益的。”
       新的系统也正在开发用于“剂量”的系统,使患者可以同时接受多种药物。微流体技术和创新的药物输送系统使该过程更经济,更简单且更不易出错。这项研究通过“精细的空心微针设计”,通过单步立体光刻(SLA)印刷了支持微流体的微针设备,从而形成了精巧的微针阵列。据中国3D打印网了解,这种体系结构允许调节输入流体溶液的流速,以便在未来基于组合疗法的应用中促进可编程药物的输送。SLA 3D打印有很多好处,研究团队的任务是进一步完善该研究的过程,创建新的微针设计和打印设置。
支持微流体的空心微针设备的3D打印
       支持微流体的空心微针设备的3D打印。 (a)具有代表性的启用微流体的微针设备的CAD模型,作为SLA打印机的输入。 (b)具有三个微流体入口的印刷设备,这些入口汇聚到3D螺旋腔和空心微针阵列出口中。 (c)入口交汇处的特写,可以看到红色,透明和蓝色染色溶液流的汇合。 (d)中空微针阵列的特写。
    该研究团队能够使用IIa类生物相容性树脂在2.5小时内一次印刷最多12个设备(尺寸为1.5××1.2××3.1×cm)。
 3D打印空心微针阵列的表征

 3D打印空心微针阵列的表征。以(a)0°,(b)-45°,(c)+ 45°和(d)90°角打印的剪切圆筒微针图像,带有轮廓轮廓(插图显示相应的打印设置)。 (e)圆锥形,(f)金字塔形和(g)基本的注射器形针头阵列的SEM图像。 (h)每个设计的平均针高(每个阵列25个微针的子集)。 (i)注射器形设计的CAD模型和尖端的SEM图像(曲率半径约为50μm)。 (j)细针头注射器形设计的CAD模型(附加功能突出显示)和针头的SEM图像(曲率半径约为25μm)。 (k)尖端微针阵列的SEM图像。 (l)跨三个独立的细尖端微针阵列的平均微针高度(每个阵列25个微针的子集)。误差线表示±标准偏差。

      扫描显微镜在阵列的设计和3D打印方面均显示出成功。

  3D打印的微针机械特性:穿透和失败

   3D打印的微针机械特性:穿透和失败。 (a)在施加力为5 N的情况下,穿过两层封口膜对锥形,锥形和细尖注射器形微针阵列进行穿透测试。 (b)细头注射器形微针的机械仿真,可视化尖端处最大应力的出现。 (c)穿透测试之前和之后的微针的SEM图像(无尖端故障)。 (d)3××3的注射器形微针阵列的轴向力与位移曲线。记录了破坏点和穿透力。插图显示了压缩测试设置。
         渗透和断裂测试证实了微针在实际应用中的机械强度。使用我们设计的方案印刷了一个示例性的启用微流体的微针设备,该设备可促进多种流体在不同流速下的均匀混合,然后经皮输送混合溶液。将各种流速比与有色染料溶液进行比较表明,可以控制溶质的相对浓度。研究人员总结说,猪皮肤上的三种荧光染料模型药物溶液的离体共聚焦激光扫描显微镜进一步证实了该平台的透皮药物调制和递送能力。
       中国3D打印网点评:这种3D打印设备特别适用于以联合药物治疗为中心的临床前研究,在该研究中,多种药物的原位组合及其理化特性的调整比单独使用单一或预混合的药物产生更有效的结果。例如,纳米粒子的受控多流体合成可以调节各种药物在伤口愈合中的释放机制。”
3D打印微流体体系结构的混合表征。
  3D打印微流体体系结构的混合表征。 (a)插图中带有SLA打印的SLA打印的微流体混合体系结构的照片。 (b)溶液浓度定量方法示意图。 (c)–(f)在红色,透明和蓝色染色溶液(Q1:Q2:Q3)的各种流速比下,3D螺旋腔室入口结的显微图像。 (g)–(j)在相应的流量比下3D螺旋腔室出口的显微图像。 (k)–(n)从出口获得的溶液中存在的若丹明B(RB),异硫氰酸荧光素(FITC)和亚甲基蓝(MB)的归一化荧光(FL)强度。误差棒表示±标准偏差(n = 3)。

(责任编辑:中国3D打印网)