In der internationalen Fachzeitschrift Microsystems & Nanoengineering (IF: 9.9) veröffentlichten Forscher der Fakultät für integrierte Schaltungswissenschaften und Ingenieurwesen der Universität für Elektronik und Technologie ein Forschungsarbeit mit dem Titel "3D-gedruckte Stachelmikronadeleelektroden für Biosensing und Drogenlieferung im Wundenmanagement".In dem Papier nutzten die Forscher das Shanghai Tenpaw Universal TA Research-Konstruktor, um die Eintriebskraft und den Auszugswiderstand einer 3D-gedruckten Band-Reverse-Sting-Mikronadel zu messen.

Chronische Trauma ist eine wichtigequanqiuDie Belastung der sexuellen Gesundheit erfordert dringend eine integrierte Lösung, die eine Balance zwischen innovativer kontinuierlicher Überwachung und therapeutischen Interventionen auf Anfrage bietet. In dieser Studie wurden zwei Geräte vorgeschlagen: die all-in-one Band-Reverse Microneedle (3D-BMN) für die Ermittlung von creativen Impedanzen und die Band-Reverse Hollow Microneedle (3D-BHMN) für die Drogenverabreichung, die beide durch die 3D-Drucktechnologie der hochpräzisen Projektionsmikrostereolithographie (PμSL) hergestellt wurden. Die Struktur des Riemens, die von der natürlichen Struktur des Riemens wie der Bienenstich inspiriert ist, hat eine geometrische Form, die ein Gleichgewicht zwischen der Piercing-Effizienz und den mechanischen Vernetzungseigenschaften erreicht, die fest an der Formierung verankert werden können. Durch die Leitung von Silber/Silber-Chlorid (Ag/AgCl) und Goldnanopartikeln (AuNPs) verfügt das Gerät über ausgezeichnete elektrochemische Eigenschaften und ermöglicht die genaue Überwachung von Impedanzsignalen, die eng mit dem Zustand der kreativen Heilung verbunden sind. 3D-BHMN verfügt über einen integrierten Ultraschallzerstörer für eine effiziente Arzneimittellieferung. 3D-BMN wird mit 3D-BHMN gekoppelt, um ein geschlossenes Feedback-System aufzubauen. Das System regelt die Abgabe von therapeutischen Medikamenten nach Bedarf anhand von Impedanzwerten, die in Echtzeit erfasst werden und dem traumatischen dynamischen Heilzustand entsprechen. Diese integrierte Plattform vereint Diagnose und Therapie und fördert die Entwicklung des intelligenten Innovationsmanagements mit breiten Perspektiven für transformative Anwendungen.

Diese Studie integriert die Rückschlagstruktur in die Mikronadel nach einem optimierten Design, so dass die Mikronadel fest in der Kreativdressing verankert ist und ein Abfall beim langfristigen Tragen vermeidet und gleichzeitig sicherstellt, dass die Mikronadel mit minimalem Widerstand reibungslos in die dressing durchdringt und in das Hautgewebe steckt. Zur systematischen Untersuchung der Auswirkungen verschiedener struktureller Parameter des Rückschlags (einschließlich des Rückschlagswinkels, der Anzahl der Rückschlage und der Anzahl der Schichten) auf die Eingangs- und Auszugskräfte der Mikronadel wurde in dieser Studie ein hochpräzises Konstruktometer verwendet, um die oben genannten dynamischen mechanischen Wirkungsprozesse mit einem Modell für eine keratosebasierte Oberflächenverbindung zu simulieren (Abbildung 2a). Alginate Hydrogel ist ein häufig verwendetes Modell für die Gestaltung von Gestalten, das eine physiologisch relevante Testplattform für die Beurteilung der mikro-Nadelmechanischen Eigenschaften in der Praxis bietet.

Die experimentelle Einrichtung ist wie folgt aufgebaut: Die Mikronadel wird fest über die Sonde des Konstruktors befestigt und vertikal direkt über das Joan Lipose-Modell platziert. Die Sonde unterdrückt das Formationsbandagemodell mit einer konstanten Geschwindigkeit von 1 mm / s (die Geschwindigkeit entspricht der klinisch wirklichen Durchsteckgeschwindigkeit), bis die Mikronadel wanquans in das Innere des Hydrogels durchsteckt. Anschließend wird die Sonde mit der gleichen Geschwindigkeit zurückgezogen, um den Ausziehwiderstand der Mikronadel zu bestimmen. Um die Auswirkungen zufälliger Fehler zu eliminieren, wurde jede Reihe von experimentellen Bedingungen dreimal wiederholt, eine Kraft-Verschiebungskurve erworben und auf der Grundlage dieser Kurve eine quantitative mechanische Leistungsindikator berechnet.

Diese Studie bereitete und testete eine Reihe von Mikronadel-Prototypen, die systematisch angepasst wurden, um Rückschlagwenkel, Rückschlagsanzahl und Hierarchie (Abbildung 2b-d). Um experimentelle Beobachtungen und visuelle Analysen zu erleichtern, wird jedes Mal nur eine Mikronadel für die Beobachtung 3D gedruckt. Das zentrale Ziel des Experiments war es, ein Zuiyou-Rückschlagsstrukturschema auszuwählen, um das Gleichgewicht zwischen der Bequemlichkeit des Piercings und der Ankerstärke zu erreichen, d. h. Zuida reduziert den Piercingswiderstand, um das Unbehagen des Patienten zu verringern und Gewebeschäden zu verringern, während Zuidahua die Ankerstärke erhöht, um unerwartete Abfälle der Mikronadel zu vermeiden.Das für das Experiment verwendete Kreativ-Verbandsmodell besteht aus einem 5-prozentigen Ionase-Hydrogel mit einer hohen Härte und einem hohen Elastizitätsmodul, das mit den auf dem Markt erhältlichen Wasserkollide-Verbänden übereinstimmt, um eine physiologisch relevante Testumgebung aufzubauen. Darüber hinaus bietet das Hydrogel eine transparente Eigenschaft, die die Wechselwirkung zwischen dem Rückschlag und dem Verband während des gesamten Prozesses des Einsteckens und Entziehens der Mikronadel in Echtzeit intuitiv beobachtet. Diese einzigartigen Vorteile machen Agnolose zum Goldstandard-Material im Bereich der Prüfung der biomechanischen Eigenschaften von Mikronadeln.

Die experimentellen Ergebnisse zeigen mehrere wichtige mechanische Wirkungsmechanismen (Abbildung 2b-d). Zunächst ist die Eingangs- und Auszugskraft der Mikronadel deutlich positiv mit dem Umkehrwinkel korreliert. Mit der Erhöhung des Rücksteckwinkels erhöht sich die Kontaktfläche, was zu einem Anstieg des Einsteckverstands führt, aber die mechanische Vernetzung zwischen der Mikronadel und der Againe-Verbundung wird auch verstärkt, wodurch die Verankerungsfestigkeit erhöht wird. Es ist bemerkenswert, dass ein zu großer Rückstachungswinkel eine schwere Veränderung des Hydrogels während des Einstachungsprozesses verursachen kann, was häufig zu einer Nadelspitzschädigung oder einem Bandierriss führt. Aufgrund der oben genannten Ergebnisse,45° Umkehrwinkel wurde als Zuiyou Design-Schema für die Nachforschung bestimmtDer Winkel kann ein gutes Leistungsgewicht erreichen: die Einsteckkraft kann auf einem niedrigen Niveau gehalten werden und die Zuida-Grenze verringert das Unbehagen des Patienten; Gleichzeitig ist die Ausziehkraft ausreichend, um sicherzustellen, dass die Mikronadel eine stabile Ankerung während des langfristigen Trages erzielt.

Zusätzlich zum Umkehrwinkel kann die Erhöhung der Anzahl der Umkehrwinkel und der Anzahl der Strukturschichten die Haftfestigkeit der Mikronadel weiter verbessern. Der Grund für diese Verbesserung der Leistung liegt darin, dass die Zunahme der Anzahl der Rückschläge und der Zunahme der Anzahl der Schichten zu mehr Ankerpunkten führt und gleichzeitig die Kontaktgrenzfläche zwischen dem Rückschläge und der Juice erweitert wird, wodurch die mechanische Belastung gleichmäßiger verteilt wird und das Auftreten von lokalen Schnittfehlern begrenzt wird. Auf dieser Grundlage,In dieser Studie wurden sechs doppelschichtige Strukturen mit 45° Rückschlag pro Schicht als Standard-Konfiguration für nachfolgende Experimente eingesetzt.

Mit dieser Strukturoptimierung wurde ein hochstabiles Mikronadelsystem für die langfristige kontinuierliche Biosignalüberwachung entwickelt. Durch die solide Verankerung der Mikronadel verringert das System nicht nur das Auftreten von Sensordrift, sondern spart auch häufige Wiederverlegungsschritte, die die Belastung des Patienten reduzieren und das Infektionsrisiko verringern. Insgesamt ist die optimierte 3D-gedruckte Band Backstitch Microneedle (3D-BMN) sowohl klinisch praktisch als auch mechanisch zuverlässig.

Abbildung 2 Mechanische Eigenschaften von 3D-BMN. a Diagramm der mechanischen Prüfeinrichtung b Spannung - Verschiebungskurve für Mikronadeln mit unterschiedlichen Rücklaufwinkeln c Spannung - Verschiebungskurve für Mikronadeln mit unterschiedlichen Rücklaufzahlen d Spannung - Verschiebungskurve für Mikronadeln mit unterschiedlichen Rücklaufschichten

Verweis: Xinyu Fu, et al.3D-gedruckte Stachelmikronadelelektroden für Biosensing und Medikamentabgabe im Wundenmanagement. Mikrosysteme & Nanotechnik, 2026