In tutto il mondo, 422 milioni di persone hanno il diabete , il che significa che molti di loro devono monitorare i propri livelli di glucosio giornalieri pungendosi il dito per testare il sangue. Non riesco a immaginare che sia così divertente e non riesco a credere che non sembri esserci una soluzione migliore . Ma l’Istituto austriaco di tecnologia ( AIT ) sta lavorando con In-Vision e DIRECTSENS per cercare di rendere il processo più confortevole utilizzando una nuova soluzione di microaghi stampata in 3D per il monitoraggio del glucosio .
Insieme, le tre organizzazioni hanno lanciato il progetto di ricerca NUMBAT, finanziato dal Ministero austriaco per i cambiamenti climatici attraverso l’Agenzia per la promozione della ricerca FFG e con la missione di sviluppare una stampante proof of concept che utilizza la stampa 3D DLP ad alta risoluzione per creare un microago polimerico array per il monitoraggio continuo del glucosio (CGM) meno doloroso e invasivo.
Il team NUMBAT sapeva che per consegnare avrebbe avuto bisogno di microaghi, metallizzazione per definire gli elettrodi per le misurazioni elettrochimiche e uno strato di biofunzionalizzazione: una modifica della superficie che garantisce il rilevamento del glucosio con trasferimento diretto di elettroni all’elettrodo. Questi componenti sono posti su una pellicola flessibile che può essere applicata sulla pelle di una persona e forniscono il monitoraggio del livello di glucosio in tempo reale appena sotto la superficie della pelle, senza raggiungere vasi sanguigni o nervi, rendendo il processo CGM più confortevole. Potrebbero utilizzare un processo di metallizzazione convenzionale, ma sarebbero necessarie nuove soluzioni per i microaghi e lo strato di biofunzionalizzazione.
Monitoraggio tipico del glucosio
Per generare un segnale quando viene rilevato glucosio in un campione di sangue, i glucometri pungidito tradizionali, come quello sopra, utilizzano la glucosio ossidasi, e il segnale elettronico viene quindi inviato all’elettrodo tramite mediatori parzialmente tossici, che generalmente non è un opzione per un monitoraggio meno invasivo. Ecco perché la società di biosensori DIRECTSENS fa parte del progetto: la sua tecnologia può consentire una biofunzionalizzazione più sicura degli enzimi a trasferimento diretto di elettroni, in modo che il team possa abbassare la tensione necessaria per far funzionare i biosensori, il che a sua volta consente una vita più lunga e riduce le interferenze.
Il biosensore enzimatico DET di terza generazione fornito da DirectSens rispetto alle generazioni precedenti.
La tecnologia convenzionale non lo taglierebbe per la stampa di microaghi estremamente piccoli, in particolare quelli alti 500 micron (0,5 mm) con una punta larga 2 micron. Lo stampaggio a microiniezione non è abbastanza flessibile o economico da personalizzare il layout dei microaghi più volte per gli esperimenti e anche la stampa 3D TPP è piuttosto costosa, oltre che molto lenta. Invece, il team ha optato per la microstereolitografia basata su DLP per la sua flessibilità, velocità e accuratezza sia nella sperimentazione che nei materiali di substrato. È qui che entra in gioco In-Vision, poiché la startup austriaca, nota per i suoi motori di illuminazione industriale , ha offerto il suo proiettore DLP UV Firebird , che presenta un design dell’obiettivo personalizzato, una risoluzione nativa di 2560 x 1600 micron e un pixel-pitch di 2 micron .
Disegno del setup di micro-stereolitografia realizzato per il progetto NUMBAT.
“L’alta risoluzione del light engine è stato il fattore critico. Con la sua risoluzione di 2 micron pixel e il design ottico, il proiettore era oltre lo stato dell’arte di cui avevamo bisogno per abilitare e promuovere il processo di sviluppo”, ha spiegato Giorgio Mutinati, ingegnere ricercatore senior, diagnostica molecolare, nel Center for Health and Bioresources all’AIT.
Il proiettore Firebird di In-Vision è stato in grado di ottenere la necessaria personalizzazione e precisione di cui NUMBAT aveva bisogno, e l’avvio ha anche aiutato AIT a costruire la stampante e anche a programmare il software.
“Oltre al proiettore, il software basato su In-Vision LabVIEW era una parte fondamentale del progetto. In-Vision ha lavorato con noi per costruire il sistema secondo le nostre specifiche e continuare a supportarci in questo progetto”, ha continuato Mutinati.
Vista della stampante 3D NUMBAT che mostra il proiettore UV DLP sopra l’area di stampa.
Se la prova del concetto avrà successo, potrebbe aprire la strada allo sviluppo di array di microaghi personalizzati e altre applicazioni come aghi cavi per la somministrazione intradermica di farmaci. Poiché NUMBAT ha raggiunto il livello di preparazione tecnologica 4 e il team si prepara a dimostrare quanto sia capace la sua soluzione a livello di biosensore, si stanno anche preparando a continuare a esplorare il processo di stampa 3D che hanno creato insieme.
“Le capacità ad alta risoluzione di questa stampante ci offrono così tante opzioni e stiamo cercando partner per sfruttare ulteriormente questa tecnologia attraverso ulteriori ricerche sugli aghi e sulle varie geometrie degli aghi. La velocità competitiva e la flessibilità della tecnologia aprono le porte a molte nuove e nuove applicazioni”, ha concluso Mutinati.
