Che cosa mostra lo studio
Un team dell’Università del Maryland ha progettato e stampato con Two-Photon Direct Laser Writing (DLW) microneedle cave alte 650 µm con punta piena, 20 porte laterali da ~5 µm e microfiltro interno (pore ~3,25–3,5 µm). In prove su embrioni di zebrafish, queste geometrie hanno azzerato i casi di occlusione completa rispetto ad aghi di vetro standard e ad aghi di controllo stampati con singola apertura in punta. Lo studio è stato pubblicato l’11 settembre 2025 su Microsystems & Nanoengineering (Nature Portfolio).
Perché serviva una nuova architettura
Gli aghi cavi “classici” hanno l’orifizio in asse con la direzione d’ingresso: materiale biologico può ostruire la punta durante la penetrazione, riducendo volumi erogati, aumentando la variabilità e costringendo a sostituzioni dell’ago a prova in corso. Le porte laterali ortogonali e il filtro integrato affrontano questi failure mode senza aumentare il diametro interno (ID 10 µm) che rischierebbe di danneggiare il target.
Come sono stati realizzati gli aghi
I modelli CAD sono stati inviati al sistema Nanoscribe Photonic Professional GT2, usando fotoresina IP-L direttamente su capillari di silice fusa (ID 75 µm, OD 360 µm). Tempo stampa: ~10 min per la versione 3D con porte laterali, 5 min per il controllo. La risoluzione voxel (≈0,6 µm × 3,3 µm) abilita 20 porte laterali con orifizi risolti a ~5 µm.
Fonti aggiuntive su materiali e piattaforme: schede IP Photoresists di Nanoscribe; panoramica prodotti.
Integrità meccano-fluidica e pressioni di esercizio
Test in vitro di “burst” lineare fino a 200 kPa e ciclico a 100 kPa (100 cicli) non hanno mostrato perdite all’interfaccia ago-capillare; le curve di portata vs pressione restano stabili per entrambe le varianti stampate.
Prove in vivo su zebrafish: volumi, costanza e occlusioni
In 3.000 microiniezioni totali (10 aghi × 100 iniezioni × 3 tipologie), gli aghi 3D hanno fornito volumi medi più alti e meno variabili; nelle prime 20 iniezioni, fluorescenza media 9,41 ± 1,87 a.u. vs 4,52 ± 1,58 (vetro) e 5,73 ± 1,38 (controllo). Nei test di pseudo-iniezione, occlusioni complete: 44,0 ± 26,3% (vetro), 26,0 ± 23,2% (controllo), 0% (ago 3D).
Che cosa cambia per IVF, editing genetico e microchirurgia
L’eliminazione delle occlusioni complete e la riduzione della variabilità sono utili in protocolli con campioni di alto valore e serie lunghe (IVF, ICSI, trasferimenti di RNA/DNA, delivery mirato). L’approccio esDLW evita i colli di bottiglia di microfabbricazione “top-down” (silicio, cleanroom) dei vecchi aghi “side-port”, e mostra rapporti d’aspetto ~40 fra i più alti riportati per esDLW.
Contesto e continuità della linea di ricerca
Il gruppo di Ryan D. Sochol (Bioinspired Advanced Manufacturing Lab, UMD) lavora da anni su micro/nanostampa per microiniezioni, incluse array di microaghi ottenute con strategia ibrida DLP + esDLW (Advanced Materials Technologies, 2022). Lo studio odierno estende il concetto a aghi monolitici ad alto rapporto d’aspetto con filtrazione integrata.
Limiti e prossimi passi
I test qui riportati impiegano fluidi acquosi e zebrafish; restano da esplorare fluidi più viscosi, payload complessi e durabilità a lungo termine con carichi dinamici reali. Filoni recenti (es. materiali POSS per aghi in vetro stampati via DLW) indicano vie per aumentare la robustezza meccanica mantenendo geometrie fini.
Attori industriali citati nello studio
Nanoscribe GmbH & Co. KG (stampante DLW, software CAM DeScribe, fotoresina IP-L) e componentistica Molex (capillari in silice). Questi dettagli tecnici facilitano il trasferimento del design in altri laboratori dotati di piattaforme 2PP.
