Recentemente, pesquisadores da Faculdade de Ciências e Engenharia de Circuitos Integrados da Universidade de Tecnologia Eletrônica publicaram um artigo de pesquisa intitulado "Elétrodos de microagulha farpados impressos em 3D para biosensing e entrega de drogas no gerenciamento de feridas" na revista internacional Microsystems & Nanoengineering (IF: 9.9).Neste artigo, os pesquisadores usaram o construtor de pesquisa Universal TA de Xangai Tenpal para medir a força de penetração e a resistência de saída da microagulha invertida da cinta de impressão 3D.

O traumatismo crônico é importante.quanqiuO fardo da saúde sexual exige uma solução integrada que combine monitoramento contínuo inovador com intervenções terapêuticas sob demanda. O estudo propõe dois dispositivos: uma microagulha de corrente inversa integrada (3D-BMN) para a detecção de impedância invasiva e uma microagulha de corrente oco inversa (3D-BHMN) para a administração de medicamentos, ambos preparados com a tecnologia de impressão 3D de microestereografia de projeção de alta precisão (PμSL). Inspirado em estruturas naturais como a agulha de abelha, a geometria da estrutura de perfuração oferece um equilíbrio entre eficiência de perfuração e propriedades de interligação mecânica, que podem ser ancoradas firmemente no cobertura. Depois de serem conduzidos por eletricidade com cloreto de prata / prata (Ag / AgCl) e nanopartículas de ouro (AuNPs), o dispositivo possui excelentes propriedades eletroquímicas que permitem monitorar com precisão os sinais de impedância intimamente relacionados ao estado de cicatrização. O 3D-BHMN integra um pulverizador de ultra-som para a entrega eficiente de medicamentos. Pesquisar a combinação do 3D-BMN com o 3D-BHMN para criar um sistema de feedback de circuito fechado; O sistema regula a entrega de medicamentos terapêuticos sob demanda com base em valores de impedância sensorizados em tempo real e correspondentes ao estado de cura dinâmica invasiva. Esta plataforma integrada combina as funções de diagnóstico e tratamento, promovendo o desenvolvimento de gerenciamento inovativo inteligente, com amplas perspectivas de aplicação transformadora.

Este estudo integrou a estrutura de espinhagem em uma microagulha com um design otimizado, que mantém a microagulha firmemente ancorada no vestido, evitando a queda durante o uso a longo prazo, ao mesmo tempo que garante que a microagulha penetre suavemente no vestido e penetra no tecido da pele com uma resistência mínima. Para investigar sistematicamente o efeito de vários parâmetros estruturais do rebento (incluindo ângulo de rebento, número de rebentos e número de camadas) na força de entrada e saída do rebento da microagulha, este estudo utilizou um qualitatímetro de alta precisão para simular o processo dinâmico acima com um modelo de cobertura de superfície baseado em aglutinosa (Figura 2a). O hidrogel de againe é um modelo comumente usado de cobertura criativa que fornece uma plataforma de teste fisiologicamente relevante para a avaliação de aplicações práticas de propriedades microagulhadas.

O dispositivo experimental é configurado da seguinte forma: a microagulha é montada firmemente sobre a sonda do massímetro e colocada verticalmente exatamente acima do modelo de aglutinação. A sonda pressiona o modelo de vendagem de perfuração a uma velocidade constante de 1 mm / s (a velocidade é consistente com a taxa de perfuração clínica real) até que a microagulha wanquana penetra no interior do hidrogel. Em seguida, a sonda é retirada à mesma velocidade para determinar a resistência à extração da microagulha. Para eliminar o efeito do erro aleatório, cada conjunto de condições experimentais é testado repetidamente três vezes, a curva de força-deslocamento é adquirida e um indicador quantitativo de desempenho mecânico é calculado com base nessa curva.

Este estudo preparou e testou uma série de protótipos de microagulhas ajustados sistematicamente em ângulos de rebate, número de rebates e hierarquia (Figura 2b-d). Para facilitar a observação experimental e a análise visual, apenas uma microagulha é impressa em 3D de cada vez para a observação. O objetivo principal do experimento foi selecionar um esquema de estrutura de perfuração reversa zuiyou para alcançar um equilíbrio entre a facilidade de perfuração e a força da âncora, isto é, reduzir a resistência à perfuração no limite zuida para aliviar o desconforto do paciente e reduzir a lesão do tecido, enquanto zuidahua aumenta a força da âncora para evitar a queda inesperada da microagulha.O modelo de vendagem criativo utilizado no experimento foi feito com um hidrogel de 5% de fração de massa de aglutinosa, com uma dureza e um módulo de elasticidade altamente compatíveis com os vendagens colóides de água comerciais, criando um ambiente de teste fisiologicamente relevante. Além disso, a propriedade transparente do hidrogél permite uma visão intuitiva em tempo real da interação entre a perfuração e o vendamento durante todo o processo de perfuração e extração da microagulha. Essas vantagens únicas acima tornam a aglomerase um material padrão ouro no campo dos testes de propriedades biomecânicas de microagulhas.

Os resultados experimentais revelaram vários mecanismos mecânicos críticos (Figuras 2b-d). Em primeiro lugar, a força de entrada e saída da micro-agulha estão significativamente positivamente relacionadas com o ângulo de contrapunção. À medida que o ângulo de perfuração aumenta, a área de contato aumenta, o que leva a um aumento da resistência à perfuração, mas a interligação mecânica entre a microagulha e o vendagem de aglutino também aumenta, aumentando a força da ancoragem. Vale a pena notar que um ângulo excessivo de perfuração pode causar deformações graves no hidrogel durante a perfuração, muitas vezes causando danos na ponta da agulha ou rasgos no vendamento. Com base nos resultados da pesquisa acima,45° ângulo de rebate foi determinado para o estudo posterior do projeto zuiyouO ângulo é capaz de alcançar um bom equilíbrio de desempenho: a força de perfuração pode ser mantida em níveis mais baixos, o limite zuida diminui o desconforto do paciente; Ao mesmo tempo, a força de extração é suficiente para garantir uma âncora estável durante o uso a longo prazo.

Além do ângulo de rebate, o aumento do número de rebates e do número de camadas estruturais pode aumentar ainda mais a força de adesão da microagulha. A razão para essa melhoria de desempenho é que o aumento do número de revertes e o aumento do número de camadas trazem mais pontos de ancoragem, ao mesmo tempo que expandem a interface de contato entre o revertes e a aglutinosa, tornando a carga mecânica mais uniformemente distribuída, o limite zuida reduz a ocorrência de falhas de corte locais. Com base nisso,Este estudo usou uma estrutura de duas camadas com seis espinhas de 45° em cada camada como configuração padrão para experimentos posteriores.

Esta otimização estrutural construiu um sistema de microagulhas de alta estabilidade para monitoramento de sinais biológicos contínuos a longo prazo. Com a ancoragem robusta da microagulha, o sistema não só reduz a ocorrência de deriva do sensor, mas também elimina as etapas operacionais de reposição frequentes, reduzindo a carga do paciente e o risco de infecção. Em resumo, a 3D-BMN otimizada oferece funcionalidade clínica e confiabilidade mecânica.

Figura 2 Propriedades mecânicas do 3D-BMN. a Esquema do dispositivo de teste de desempenho mecânico b Curva de deslocamento de tensão para microagulhas com diferentes ângulos de rebate c Curva de deslocamento de tensão para microagulhas com diferentes números de rebates d Curva de deslocamento de tensão para microagulhas com diferentes camadas de rebate

Referência: Xinyu Fu, et al.Elétrodos de microagulha farpados impressos em 3D para biosensing e administração de medicamentos no tratamento de feridas. Microsistemas e nanoengenharia, 2026