Neues Biopatch verbessert die zelluläre Beobachtung, Medikamentenabgabe und -abgabe

Minimal-invasives Pflaster liefert exakte Dosen direkt in die Zellen

12.11.2018

Purdue image

Forscher der Purdue University haben eine Methode zur Wirkstofffreisetzung entwickelt, bei der Silikon-Nanonadeln mit einem Durchmesser verwendet werden, der 100-mal kleiner ist als die einer Stechmücke. Diese Nanonadeln sind in ein dehnbares und lichtdurchlässiges Elastomerpflaster eingebettet, das auf der Haut getragen werden kann, um genaue Dosen direkt in die Zellen zu liefern.

Forscher der Purdue University haben eine neue flexible und lichtdurchlässige Basis für Silizium-Nanonadeln entwickelt, um exakte Dosen von Biomolekülen direkt in die Zellen zu liefern und die Beobachtungsmöglichkeiten zu erweitern.

"Das bedeutet, dass acht oder neun Silizium-Nanonadeln in eine einzelne Zelle injiziert werden können, ohne eine Zelle signifikant zu schädigen. So können wir diese Nanonadeln verwenden, um Biomoleküle mit minimaler Invasivität in Zellen oder sogar Gewebe zu liefern", sagte Chi Hwan Lee, Assistenzprofessor an der Weldon School of Biomedical Engineering der Purdue University und der School of Mechanical Engineering.

Ein Chirurg führt eine Operation am Handrücken eines Patienten mit Melanom durch. Purdue-Forscher entwickeln eine neue flexible und lichtdurchlässige Basis für Silizium-Pflaster, um exakte Dosen von Biomolekülen direkt in die Zelle zu liefern und die Beobachtungsmöglichkeiten zu erweitern. Die Forscher sagen, dass Hautkrebs eine der Anwendungen für die Pflaster sein könnte.

Silikon-Nanonadelfelder werden derzeit zwischen Haut, Muskeln oder Gewebe platziert, wo sie exakte Dosen von Biomolekülen liefern. Handelsübliche Silikon-Nanonadeln-Patches werden in der Regel auf einem starren und opaken Silizium-Wafer aufgebaut. Die Steifigkeit kann zu Unannehmlichkeiten führen und nicht sehr lange im Körper bleiben.

"Diese Eigenschaften stehen im Gegensatz zu den flexiblen, gekrümmten und weichen Oberflächen biologischer Zellen oder Gewebe", sagte Lee.

Lee sagte, dass die Forscher dieses Problem gelöst haben.

"Um dieses Problem anzugehen, haben wir ein Verfahren entwickelt, das die physikalische Übertragung von vertikal geordneten Silizium-Nanonadeln von ihrem ursprünglichen Siliziumwafer auf einen Biopatch ermöglicht", sagte Lee. "Dieses Nanonadelfeld ist nicht nur flexibel, sondern auch transparent und kann daher auch die Interaktion zwischen Zellen und Nanonadeln gleichzeitig in Echtzeit beobachten." Die Mitarbeiter der südkoreanischen Hanyang University und der Purdue's Weldon School of Biomedical Engineering und der School of Mechanical Engineering erhielten gemeinsame Unterstützung vom United States Air Force Office of Scientific Research und dem koreanischen Ministerium für Wissenschaft und IKT, um diese Studie abzuschließen. Die Nanonadeln sind teilweise in ein dünnes, flexibles und transparentes Biopatch eingebettet, das auf der Haut getragen werden kann und kontrollierte Dosen von Biomolekülen liefern kann.
Lee sagte, dass die Forscher hoffen, die Funktionalität des Pflasters zu entwickeln, um als äußeres Hautpflaster zu fungieren und den Schmerz, die Invasivität und die Toxizität zu senken, die mit langfristiger Medikamentenverabreichung verbunden sind.

In den nächsten Iterationen dieser Technologie sagte Lee, dass die Forscher planen, die operative Gültigkeit der Fähigkeiten des Pflasters zu testen, das die zelluläre elektrische Aktivität überwacht oder Krebsgewebe behandelt.

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