Schematische illustratie van minimaal invasieve ISF-extractie en glucoseherstel met behulp van zeer zwelbare spiraalvormige MN’s met de op maat gemaakte applicator om micro-vibratie te genereren tijdens de invoegfase. Credit: Microsystems & nanoengineering
Wetenschappers hebben een nieuwe manier gecreëerd om snel en minimaal invasief glucose te detecteren met behulp van micronaadles. Deze zwelbare hydrogel-miconoEDles extraheren aanzienlijke hoeveelheden huidvloeistof in slechts vijf minuten, een minder invasief alternatief voor de vingerprick-bloedtesten.
De extractie van interstitiële vloeistof (ISF) voor diagnostische doeleinden is al lang een uitdagend proces. Traditionele methoden, zoals zuigblister en sonoforesis, zijn niet alleen tijdrovend, maar leiden ook vaak in een significante verstoring van de buitenste laag van de huid, het stratum corneum, dat lokaal trauma veroorzaakt.
Microneedles (MNS) zijn naar voren gekomen als een veelbelovend alternatief en biedt een minder invasieve manier om toegang te krijgen tot ISF. De huidige MN -technologieën worden echter beperkt door hun lage extractievolumes en langdurige extractietijden, waarbij meestal 10-15 minuten nodig zijn om slechts kleine hoeveelheden ISF te verkrijgen. Gezien deze beperkingen is er een cruciale behoefte aan onderzoek om snellere en efficiëntere ISF -extractiemethoden te ontwikkelen.
In een studie gepubliceerd in Microsystems & nanoengineeringonderzoekers van de Universiteit van Zuid-Queensland, Australië, presenteren een nieuwe benadering van ISF-extractie met behulp van micro-vibratie ondersteunde dubbele laag spiraalvormige micronaadles.
De studie beschrijft de ontwikkeling en testen van deze micronaals, die zijn ontworpen om ISF snel en efficiënt te extraheren voor biomarker -detectie.
De studie introduceert twee innovatieve soorten spiraalvormige, zwelbare microneedle-arrays die zijn ontworpen voor snelle interstitiële vloeistof (ISF) extractie.
De eerste array bestaat uit gelatinemethacryloyl (gelma) en PVA, terwijl de tweede een combinatie van polyvinylalcohol (PVA), polyvinylpyrrolidon (PVP) en hyaluronzuur (HA) bevat. Deze micronaadles vertoonden indrukwekkende zwellende verhoudingen van 560 ± 79,6% en 370 ± 34,1% in kunstmatige ISF binnen slechts 10 minuten, respectievelijk.
Een belangrijke innovatie van dit onderzoek is de ontwikkeling van een op maat ontworpen Aarduino-gebaseerde applicator die trilt bij frequenties tussen 50-100 Hz. Deze micro-vibratietechnologie verbetert de efficiëntie van de huidpenetratie van de micronaals aanzienlijk, waardoor een effectievere opname van ISF mogelijk is.
In ex vivo -tests op de huid van de varkensoor konden de gelma/PVA -micronaals in slechts vijf minuten snel 6,41 ± 1,01 mg ISF opnemen, terwijl de PVA/PVP/HA microneedles 5,38 ± 0,77 mg binnen hetzelfde tijdsbestek geëxtraheerd.
Om het vermogen van de micronaals om glucose te herstellen als een doelbiomarker te valideren, werd een milde verwarmingsprocedure gebruikt, gevolgd door de bepaling van de glucoseconcentratie met behulp van een D-glucose-inhoudsassaykit. De resultaten toonden aan dat de micronaals ISF efficiënt konden extraheren en glucose kunnen detecteren, wat suggereert dat hun potentieel voor snelle en minimaal invasieve biomarker -detectie.
Dit onderzoek gaat niet alleen naar de beperkingen van de huidige ISF-extractiemethoden, maar opent ook nieuwe wegen voor de ontwikkeling van point-of-care diagnostiek en realtime gezondheidsbewakingsapparatuur.
Volgens Dr. Zahra Faraji Rad, de hoofdonderzoeker, “is deze studie een belangrijke vooruitgang op het gebied van minimaal invasieve diagnostiek. De combinatie van nieuw microneedle-ontwerp en micro-vibratietechnologie kan de manier vereenvoudigen waarop we biomarkers extraheren en analyseren biomarkers , het proces sneller, efficiënter en minder invasiever maken. “
De ontwikkeling van deze micronaaltjes heeft brede implicaties voor diagnostiek van point-of-care voor detectie van biomarkers. Ze bieden een levensvatbaar alternatief voor traditionele bloedbemonstering, met name in instellingen voor middelen beperkt of voor patiënten die frequente monitoring vereisen.
De snelle extractie van ISF en efficiënte glucosedetectiemogelijkheden van deze micronaals suggereren hun potentieel voor gebruik bij de behandeling van chronische aandoeningen zoals diabetes, waar frequente vingerprikken meestal nodig zijn om bloed te tekenen voor glucosedetectie.
Meer informatie:
Khaled Mohammed Saifullah et al, micro-vibratie ondersteunde dual-layer spiraalvormige micronaalden om snel dermale interstitiële vloeistof te extraheren voor minimaal invasieve detectie van glucose, Microsystems & nanoengineering (2025). Doi: 10.1038/S41378-024-00850-X
Dagboekinformatie:
Microsystems en nanoengineering
Verstrekt door Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences
