Förstorad vy av undersidan av en mikronålspåse. Plåstret som användes i vår studie var 1,0 cm x 1,0 cm med en 11 x 11 uppsättning nålar, men storleken på plåstret och antalet nålar kan anpassas. Upphovsman:Terasaki Institute for Biomedical Innovation
Interstitiell vätska är en viktig komponent i den flytande miljön i kroppen och fyller utrymmena mellan kroppens celler. I kontrast, blod cirkulerar endast i kroppens cirkulationskärl och består av blodkroppar och den flytande delen av blodet, plasma. Båda vätskorna innehåller speciella komponenter som kallas biomarkörer, som är värdefulla indikatorer på kroppslig hälsa. Dessa biomarkörer inkluderar olika typer av molekyler som proteiner, hormoner eller DNA, och kan också inkludera läkemedel och metaboliter.
Vid övervakning av patientens hälsa, standardkällan för mätning av biomarkörer är blod. Proverna dras genom venösa punkteringar, oftast från underarmen eller från venerna i handen. Ibland finns det problem med att dra blod när venerna kan kollapsa, eller när de är mycket små eller svåra att hitta. Ytterligare andra problem kan uppstå när venerna "rullar" eller rör sig från sida till sida. Och som vid alla procedurer som involverar ett sår på huden, det finns alltid risk för infektion som introduceras. Problemen förvärras när patienter måste skicka in flera prover över tiden.
För att kringgå dessa problem, och göra förbättringar i patienthälsoövervakningen, forskare har vänt sig till alternativa källor för att få prover för biomarkörstester. Den interstitiella vätskan är ett idealiskt val för detta ändamål. Det ger en fördel jämfört med blod i att vara en reservoar för vissa platsspecifika läkemedel och läkemedel i ett mer aktivt tillstånd. Och det är en rik källa till biomarkörer, metaboliter och terapeutiska läkemedel, finns i överflöd strax under det yttersta lagret av huden. Av dessa anledningar, forskare har tagit fram sätt att komma åt denna källa.
En metod som nyligen har fokuserats på är användningen av mikronålspatchar. Sådana plåster är tillverkade av vätskeabsorberande material som formas till en lapp, med en rad små mikronålar som är cirka 600 mikrometer långa, ungefär längden på ett saltkorn. Plåstret appliceras sedan direkt på huden under en viss tidsperiod, interstitiell vätska dras in i plåstret, och plåstret avlägsnas sedan och bearbetas för att samla vätskan.
Schematisk presentation av extraktionsprocessen med hjälp av mikronålspatchen. A) Micronedle -plåstret appliceras på huden. B) Tvärsnitt av det yttre lagret av huden med interstitiell vätska och metaboliter (cirklar) under den. Plåstret pressas mot huden, nålarna tränger in i det interstitiella skiktet och vätskan absorberas i nålarna. C) Plåstret avlägsnas och placeras i ett rör med avjoniserat vatten. Metaboliterna diffunderar in i vattnet och röret centrifugeras för att separera nålarna. Upphovsman:Khademhosseini lab
Ett forskargrupp ledd av Ali Khademhosseini, Ph.D., direktören och VD för Terasaki Institute, som tidigare var direktör för University of California, Los Angeles (UCLA) Center for Minimally Invasive Therapeutics, har tagit fram en sådan patch och optimerade förutsättningar för dess prestanda. Denna mikronålspåse använder en gel gjord av ett ämne som kallas gelatinmetakryloyl (GelMA), en hydrogel med mycket absorberande förmåga och påvisbar styrka. Detta ämne valdes för dessa kvaliteter framför andra material vid tidigare användning, såväl som för dess biokompatibilitet och möjligheten att anpassa dess sammansättning för att optimera prestanda.
Gelen formades till en lapp med en uppsättning fastgel-mikronålar på ena sidan. Terasaki -teamet har utfört omfattande tester för att bestämma den optimala gelkoncentrationen, graden av gel-tvärbindning och tvärbindningstid som behövs för att producera en lapp som ger de bästa absorberande egenskaperna, nålstyrka och hudpenetration. Effektiviteten av patchgelens fluidiska förmågor eliminerar också behovet av tillverkning av ihåliga nålar, vilket förenklar produktionen.
Teamet gjorde jämförelsestudier av läkemedels- och glukosnivåer uppmätta från prover extraherade med GelMA -plåstret jämfört med blod som samlats in på konventionellt sätt och resultaten var mycket jämförbara. Det skedde också en förbättring av volymen vätska som samlats in med GelMA -plåstret jämfört med andra mikronålspatchar.
"Att samla prover från patienter på ett icke-invasivt sätt är viktigt, särskilt under COVID -eran, "säger Dr Khademhosseini." Vi är glada över mikronålarna som utvecklats här, eftersom de öppnar upp snabba sätt att samla patientprover på ett enkelt och smärtfritt sätt. "
GelMA -plåstret som utvecklats av Terasaki Institute ger en förbättring av design, kostnadseffektivitet enkel produktion, och bekvämlighet; dess unika egenskaper presenterades nyligen som omslagsberättelse i ett nyligen utgåva av Små .
