Forscher und Ingenieure der US-amerikanischen Rutgers University haben mit 4D-Druck neuartige Mikronadeln, die 18-mal stärker als bisherige Injektionsnadeln sein sollen. Sie verursachen weniger Schmerzen, was vor allem für Menschen wie Diabetiker von Bedeutung ist, die sich zum Teil mehrmals täglich spritzen müssen. Wir stellen die 4D-gedruckten Injektionsnadeln einmal genauer vor.

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Winzige Nadeln, die an der Rutgers University entwickelt wurden und mit 4D-Druck entstanden sind, sollen die bisher bekannten Injektionsnadeln ersetzen. Das Ziel der Ingenieure war es, weniger schmerzhafte Nadeln zu finden, mit denen Medikamente injiziert und Blutproben entnommen werden. Ein 2018 vorgestelltes Mikronadel-Array aus dem 3D-Drucker bietet neue Behandlungsmethoden bei Augenkrankheiten.

Mikronadeln ein gelungener Ersatz

Viele Injektionsnadeln, die in medizinischen Einrichtungen verwendet werden, verursachen beim Patienten unangenehme Schmerzen, Narben oder führen zu einer Infektion. Diabetiker müssen mehrmals täglich Blutproben entnehmen und ihren Blutzucker messen. Eine Studie, die in der Zeitschrift Advanced Functional Materials unter dem Titel „4D Printing of a Bioinspired Microneedle Array with Backward‐Facing Barbs for Enhanced Tissue Adhesion“ veröffentlicht wurde, beschreibt die entwickelten Mikronadeln als gelungenen Ersatz.

Die 4D-gedruckten Mikronadeln haben Widerhaken, die nach hinten gerichtet sind und verbessern so ihre Fixierung beim Eindringen in die Haut. Die Nadeln sind einfach in der Handhabung, kurz, dünn, minimal invasiv und haben ein geringeres Infektionsrisiko. Sie sollen außerdem weniger Schmerzen verursachen.

Weniger schmerzhaft und trotzdem robuster

mehrere Mikronadeln
Patienten wie Diabetiker müssen täglich mehrfach ihr Blut überprüfen. Mit den Mikronadeln hätten sie dabei weniger schmerzhafte Erlebnisse (Bild © Riddish Morde).

Howon Lee, Hauptautor des Projekts, glaubt, dass die 4D-gedruckte Mikronadelmatrix eine robustere und nachhaltigere Verwendung minimalinvasiver, schmerzloser und benutzerfreundlicher Mikronadeln für die Arzneimittelabgabe und Wundheilung ermöglicht.

Die Ingenieure der Rutgers University verwendeten Mikro-3D-Druck und 4D-Druck in Kombination und stellen so Spikes her. Sie testeten sie diese an einer Probe von Hühnermuskelgewebe. Die 4D-gedruckten Mikronadeln erwiesen sich als 18-mal stärker. Den Forschern zufolge kann dies zu einer stabileren und robusteren Arzneimittelversorgung und einer verbesserten biofluidischen Sammlung und Biodetektion führen.

4D-gedruckte Mikronadeln
Die Widerhaken wurde an Hühnermuskelgewebe getestet (Bild © Rutgers University).

Additiv hergestellte Mikronadeln können eine wichtige Rolle bei Anwendungen zum biologischen Abbau spielen. Enzyme, DNA, Antikörper und andere Gesundheitsindikatoren lassen sich damit nachweisen. Diabetikern würde so eine weniger invasive Technik zur Verfügung stehen.

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