近日,南京工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院高兵兵副教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名材料科學(xué)學(xué)術(shù)期刊《Advanced Functional Materials》(IF=19.00)發(fā)表“Rolling Stone Gathers Moss: Rolling Microneedles Generate Meta Microfluidic Microneedles (MMMs)”的研究成果,該團(tuán)隊(duì)報(bào)道了基于滾動(dòng)微針制備仿生超結(jié)構(gòu)微流體微針芯片(MMMs)用于高效傷口管理的最新研究。作者采用商品化滾動(dòng)微針實(shí)現(xiàn)雙面滲透和圖案化設(shè)計(jì),它既能用于制備微針,又可以構(gòu)建三維多層微流體通道。這種制備方法具有快速簡(jiǎn)便高效的優(yōu)勢(shì),該生物啟發(fā)的MMMs貼片的不僅在傷口管理,而且在臨床給藥、POCT等領(lǐng)域都具有巨大的發(fā)展?jié)摿。南京工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院碩士二年級(jí)研究生周錢(qián)(研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金獲得者)為第一作者,高兵兵副教授為該論文的唯一通訊作者。
圖1. 超結(jié)構(gòu)微流體微針(MMMs)用于智能傷口管理(包括運(yùn)動(dòng)傳感、生化分析和傷口愈合)的示意圖。A.實(shí)驗(yàn)中使用的商品化滾動(dòng)微針正面,側(cè)面和細(xì)節(jié)圖。B.受生物啟發(fā)的1D,2D和3DPCs。C滾動(dòng)微針制備基于PC膜的微流體微針示意圖。D在傷口愈合的應(yīng)用示意圖及多層結(jié)構(gòu)示意圖。
作者提出了利用商品化的滾動(dòng)微針(RMNs)在膜上生成超結(jié)構(gòu)模板的方法,制備出多功能集成的微流體芯片(MMMs)(圖1)。通過(guò)在所需位置直接使用滾動(dòng)微針實(shí)現(xiàn)雙面滲透和圖案化設(shè)計(jì),它既能用于制作微針,又可以構(gòu)建三維多層微流體通道。利用制作出來(lái)的微流體微針貼片最終實(shí)現(xiàn)了全面的傷口管理。
1.滾動(dòng)微針
圖2. MMMs 貼片的制作過(guò)程和表征。(A) 在 PDMS 模具上滾動(dòng) RMNs 后剩余孔的示意圖。拉伸模具后,分別填充絲纖維蛋白溶液和EPC單分散納米粒子。干燥后,用 RMNs穿孔,最后得到不同材料的帶孔 的MNs貼片。(B) (i) RMNs 的頭部和針細(xì)節(jié)的正面和側(cè)面示意圖(比例尺:25 mm)。(ii) 示意圖僅顯示 MNs 和特定局部細(xì)節(jié)。(iii) 示意圖僅顯示單側(cè)孔及其局部細(xì)節(jié)。(iv)同時(shí)顯示 MN 形態(tài)和孔及其局部細(xì)節(jié)的示意圖(從 ii 到 iv;比例尺:500 μm)。(C) 使用 RMN 進(jìn)行軋制的圖案示意圖分別為 "A"、"F"、"M"、"十"、"N"、"K"、"#"和 "一"(比例尺:15 毫米)。
2.MMMs上的生物傳感器
圖4 MMNs 敷料對(duì)表皮傷口的活體治療評(píng)估 (A) 不同組別在 0、3、5 和 12 天的代表性照片和傷口輪廓。(比例尺:6 毫米)(平均值 ± SD;n = 6)。(B) 不同組傷口的 HE 染色和 Masson 染色;紅色箭頭表示傷口邊緣(比例尺:6 毫米)。(C) PC 的熒光對(duì) IL-6 和 CRP 不同處理時(shí)間的反應(yīng)(i)。它們的熒光強(qiáng)度比較見(jiàn) (ii)。(D) 傷口面積的量化(平均值 ± SD;n = 6)。(E) CT26 細(xì)胞的活/死染色圖像。
綜上所述,該研究受生物啟發(fā)使用了 RMNs 設(shè)計(jì)基于PC的新型 超結(jié)構(gòu)微流體微針(MMMs) 貼片。以軸向陣列排列的 RMNs 作為簡(jiǎn)便的微針設(shè)計(jì)模板,同時(shí)在 PC 膜上進(jìn)行了圖案化設(shè)計(jì)促進(jìn)了雙面滲透,形成了3D超結(jié)構(gòu)微流體通道。與PC 膜的結(jié)合,可以產(chǎn)生獨(dú)特的結(jié)構(gòu)色和熒光增強(qiáng)作用。作者對(duì)小鼠傷口中的炎癥因子(如 IL-6 和 CRP)進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)證明了 MMMs 貼片在傷口管理和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面的潛力。本研究在流體控制方面實(shí)現(xiàn)了突破,為臨床給藥和護(hù)理點(diǎn)檢測(cè)的應(yīng)用提供了新的可能性。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202316565
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