Smärtsamma injektionsnålar kanske inte behövs i framtiden för att ge skott, injicera droger och ta blodprover.

Med 4D-utskrift, Rutgers ingenjörer har skapat små nålar som efterliknar parasiter som fäster på vävnader och kan ersätta injektionsnålar, enligt en studie i tidskriften Avancerade funktionella material .

Medan 3D-utskrift bygger objekt lager för lager, 4-D går längre med smarta material som är programmerade att ändra form efter utskrift. Tid är den fjärde dimensionen som tillåter material att förvandlas till nya former.

"Vi tror att vår 4-D-tryckta mikronålarray kommer att möjliggöra mer robust och ihållande användning av minimalt invasiva, smärtfria och lättanvända mikronålar för att leverera läkemedel, läka sår, biosensing och andra mjukvävnadstillämpningar, " sa seniorförfattaren Howon Lee, en biträdande professor vid avdelningen för mekanisk och rymdteknik vid School of Engineering vid Rutgers University-New Brunswick.

Hypodermiska nålar används ofta på sjukhus och laboratorier för att extrahera blod och injicera läkemedel, orsakar smärta, ärrbildning i huden och utgör en infektionsrisk. Personer med diabetes tar ofta blodprov flera gånger om dagen med nålar för att övervaka blodsockernivån.

Mikronålar (miniatyriserade nålar) får uppmärksamhet eftersom de är korta, tunn och minimalt invasiv, minska smärta och risken för infektion och är lätta att använda. Men deras svaga vidhäftning till vävnader är en stor utmaning för kontrollerad läkemedelstillförsel på lång sikt eller för biosensing, som innebär att man använder en enhet för att detektera DNA, enzymer, antikroppar och andra hälsoindikatorer.

I naturen, vissa insekter och andra organismer har utvecklat mikroskopiska egenskaper som fäster vid vävnad, såsom mikrokrokar av parasiter, hullingförsedda stingers av honungsbin och fjällpennor av piggsvin. Inspirerad av dessa exempel, Rutgers ingenjörer utvecklade en mikronål som låser sig med vävnad när den sätts in, förbättra vidhäftningen. De kombinerade en mikro-3-D-utskriftsteknik och en 4-D-utskriftsmetod för att skapa bakåtvända hullingar på en mikronål.

Att använda kycklingmuskelvävnad som modell, forskarna visade att vävnadsvidhäftningen med deras mikronål är 18 gånger starkare än med en hullingfri mikronål. Deras skapelse överträffar tidigare rapporterade exempel, vilket resulterar i mer stabil och robust läkemedelsleverans, insamling av biovätskor och biosensing, säger studien.