Récemment, des chercheurs de l'École de la science et de l'ingénierie des circuits intégrés de l'Université des sciences et technologies de l'électronique ont publié un article de recherche intitulé « 3D - Printed barbed microneedle electrodes for Biosensing and Drug Delivery in Wound Management» dans la Revue internationale Microsystems & nanoengineering (IF: 9.9).Dans l'article, les chercheurs ont utilisé le texturomètre de recherche Universal ta de Shanghai tengbao pour déterminer la force d'enfoncement et la résistance à l'arrachement d'une micro - aiguille imprimée en 3D avec barbe.

Le faciès chronique est un importantquanqiuLe fardeau de la santé en matière de sexualité exige d'urgence des solutions intégrées qui concilient surveillance continue et interventions thérapeutiques à la demande. Cette étude propose deux dispositifs monobloc avec micro - aiguille barbelée (3D - BMN) pour la détection d'impédance faciale et une micro - aiguille creuse barbelée (3D - bhmn) pour l'administration de médicaments, tous deux préparés par la technologie d'impression 3D de microstéréolithographie par projection de haute précision (pμsl). La conception de cette structure à barbes est inspirée des structures de barbes naturelles telles que les piqûres d'abeilles, dont la géométrie atteint l'équilibre entre l'efficacité de la perforation et les propriétés d'emboîtement mécanique pour un ancrage solide sur les pansements de visage. Après traitement par conductivité au chlorure d'argent / argent (AG / AgCl) avec des nanoparticules d'or (aunps), le dispositif possède d'excellentes propriétés électrochimiques, capables de surveiller avec précision les signaux d'impédance étroitement liés à l'état de guérison des facettes. 3D - bhmn intègre un atomiseur à ultrasons pour une livraison efficace des médicaments. Etudier le couplage 3D - BMN avec 3D - bhmn pour construire un système de rétroaction en boucle fermée; Le système peut réguler la livraison de médicaments thérapeutiques à la demande en fonction des valeurs d'impédance détectées en temps réel et correspondant à l'état de guérison dynamique du visage. Cette plate - forme tout - en - un intègre des fonctions de diagnostic et de traitement, favorisant le développement de la gestion faciale intelligente et offrant de vastes perspectives d'applications translationnelles.

Cette étude intègre la structure de la barbe dans la micro - aiguille après une conception optimisée, ce qui permet à la fois à la micro - aiguille d'être fermement ancrée dans le pansement facial et d'éviter la chute pendant le port à long terme, tout en assurant une pénétration fluide de la micro - aiguille dans le pansement et Dans le tissu cutané avec une résistance minimale. Afin d'étudier systématiquement l'influence des paramètres structurels de l'épine (y compris l'angle d'épine, le nombre d'épines et le nombre de couches) sur la force d'insertion et d'extraction des micro - aiguilles, cette étude utilise un texturomètre de haute précision pour simuler le processus d'action mécanique dynamique ci - dessus dans un modèle de pansement Facial à base d'agarose (Figure 2A). L'Hydrogel d'agar - Saccharide est un modèle de pansement Facial couramment utilisé qui fournit une plate - forme de test physiologiquement pertinente pour l'évaluation pratique des propriétés mécaniques des micro - aiguilles.

Le dispositif expérimental est monté de la manière suivante: la micro - aiguille est montée fermement au - dessus de la sonde du masselomètre et placée verticalement juste au - dessus du modèle d'agarose. La sonde appuie sur le modèle de pansement crânien à une vitesse constante de 1 mm / S (cette vitesse est compatible avec la vitesse d'introduction cliniquement réelle) jusqu'à ce que la micro - aiguille Wanquan pénètre à l'intérieur de l'Hydrogel. Ensuite, la sonde se retire à la même vitesse, ce qui détermine la résistance à l'arrachement de la micro - aiguille. Pour éliminer l'effet de l'erreur aléatoire, chaque ensemble de conditions expérimentales a été testé trois fois de plus, la courbe force - déplacement a été acquise et un indicateur quantitatif de performance mécanique a été calculé à partir de cette courbe.

Cette étude a préparé et testé une série de prototypes de micro - aiguilles avec un ajustement systématique de l'angle de l'épine, du nombre d'épines et de la hiérarchie (figures 2B - d). Pour faciliter l'observation expérimentale et l'analyse visuelle, une seule micro - aiguille est imprimée en 3D à la fois pour l'observation. L'objectif principal de l'expérience est de passer au crible un Protocole de structure d'inversion de zuiyou pour atteindre l'équilibre de la facilité de ponction et de la force d'ancrage, c'est - à - dire que le zuida réduit la résistance à la ponction afin de réduire l'inconfort du patient et de réduire les dommages tissulaires, tandis que le zuidahua augmente la force d'ancrage et évite la chute involontaire de micro - aiguilles.Le modèle de pansement Facial utilisé pour l'expérience a été réalisé à partir d'un Hydrogel de gélose avec une fraction massique de 5% dont la dureté et le module d'élasticité correspondent fortement à ceux des pansements hydrocolloïdes disponibles dans le commerce, ce qui a permis de construire un environnement d'essai physiologiquement pertinent. En outre, l'Hydrogel a des propriétés de transparence qui permettent une observation intuitive en temps réel de l'interaction de la bavure avec le pansement tout au long du processus d'insertion et d'extraction des micro - aiguilles. Les avantages uniques mentionnés ci - dessus font de l'Agarose un matériau de référence dans le domaine des tests de performance biomécanique des micro - aiguilles.

Les résultats expérimentaux ont révélé un certain nombre de mécanismes d'action mécaniques clés (Figure 2B - d). Tout d'abord, la force d'insertion et la force d'extraction de la micro - aiguille sont significativement corrélées positivement à l'angle d'inversion. À mesure que l'angle d'ébavurage augmente, la zone de contact augmente, ce qui entraîne une augmentation de la résistance à l'enfoncement, mais l'effet d'emboîtement mécanique entre la micro - aiguille et le pansement d'agarose est également renforcé, ce qui augmente la force d'ancrage. Il est important de noter qu'un angle d'ébavurage trop important peut provoquer de graves déformations de l'Hydrogel lors de l'enfoncement, ce qui peut souvent causer des problèmes de dommages à la pointe de l'aiguille ou de déchirure du pansement. Sur la base des résultats de l'étude ci - dessus,L'angle de brassage de 45° a été identifié comme un schéma de conception zuiyou pour une étude de suivi, cet angle permet d'atteindre un bon équilibre de performance: la force d'insertion peut être maintenue à un niveau inférieur et zuida réduit l'inconfort du patient; La force d'extraction simultanée est suffisante pour garantir un ancrage stable de la micro - aiguille lors d'un port à long terme.

En plus de l'angle d'ébavurage, l'augmentation du nombre d'ébavures par rapport au nombre de couches structurelles peut améliorer davantage la force d'adhérence des micro - aiguilles. Cette amélioration des performances est due au fait que l'augmentation du nombre d'épines et de couches apporte plus de points d'ancrage tout en élargissant l'interface de contact entre l'épine et l'agarose, ce qui permet une répartition plus uniforme de la charge mécanique et réduit l'apparition de défauts de cisaillement localisés. Sur cette base,Cette étude a utilisé une structure bicouche avec 6 barbes à 45° par couche comme configuration standard pour les expériences ultérieures.

Cette optimisation structurelle a permis de construire un système de micro - aiguilles de haute stabilité adapté à la surveillance continue à long terme des signaux biologiques. Grâce à l'effet d'ancrage solide de la micro - aiguille, le système réduit non seulement l'apparition du phénomène de dérive du capteur, mais élimine également les étapes opératoires de réapplication fréquente, ce qui réduit la charge du patient et réduit le risque d'infection. De plus, l'impression 3D optimisée avec micro - aiguille barbelée (3D - BMN) allie praticité clinique et fiabilité mécanique.

Figure 2: propriétés mécaniques du BMN 3D. A schéma du dispositif d'essai des performances mécaniques B courbes contrainte - déplacement des micro - aiguilles pour différents angles d'ébavurage C courbes contrainte - déplacement des micro - aiguilles pour différents nombres d'ébavurage d courbes contrainte - déplacement des micro - aiguilles pour différents nombres de couches d'ébavurage

Références: Xinyu Fu, et al.Électrodes à micro-aiguilles poignées imprimées en 3D pour le biosensing et l'administration de médicaments dans la gestion des blessures. Microsystèmes et nanoingénierie2026