Stampa 3D SLA per sistemi di somministrazione di farmaci transdermici a microaghi
Nella recente pubblicazione ” Un’architettura a microaghi cavi abilitata per la microfluidica stampata in 3D per la consegna di farmaci transdermici “, i ricercatori esplorano metodi innovativi per la consegna di farmaci nel flusso sanguigno attraverso la pelle. In questo studio, lavorano a livello micro per creare “nuovi gradi di libertà” nella consegna.
Mentre la medicina continua nella direzione di trattamenti specifici per il paziente, la stampa 3D continua a svolgere un ruolo enorme, compresi dispositivi medici , impianti , innovazioni nell’ingegneria dei tessuti come le impalcature e molto altro. In questo studio, i ricercatori continuano a perfezionare l’uso di aghi per uso transdermico.
Convenzionalmente, sono stati fabbricati con materiali come plastica, metalli, ceramica e altro. Con l’avvento dei polimeri biocompatibili, i microaghi vengono ampiamente utilizzati a causa della maggiore disponibilità, convenienza e potenziale di personalizzazione, puntando su benefici specifici per il paziente in generale.
I dispositivi microfluidici sono alla base di molte delle nuove funzionalità dei sistemi di rilascio dei farmaci, che consentono la miscelazione e il trasporto delle piccole quantità richieste di liquidi.
“Ad esempio, la miscelazione microfluidica è stata utilizzata per sintetizzare direttamente le nanoparticelle con proprietà fisico-chimiche sintonizzabili come dimensione delle particelle, omogeneità e caricamento e rilascio di farmaci nel punto di consegna”, affermano i ricercatori. “Inoltre, la combinazione di microaghi e miscelazione microfluidica è vantaggiosa in aree come la somministrazione sottocutanea / transdermica basata sulla terapia combinatoria per test preclinici di trattamenti biologici.”
Sono in fase di sviluppo anche nuovi sistemi per la “codificazione”, che consentono ai pazienti di ricevere più farmaci contemporaneamente. La microfluidica e gli innovativi sistemi di rilascio dei farmaci rendono il processo più conveniente, più semplice e meno soggetto a errori. Questo studio produce dispositivi a microaghi abilitati per microfluidica stampati tramite stereolitografia a singolo passaggio (SLA) da un “elaborato disegno di microaghi cavi”, risultando in una raffinata sequenza di microaghi.
“Questa architettura consente la modulazione delle velocità di flusso delle soluzioni di fluido in ingresso per facilitare la consegna programmabile di farmaci nelle future applicazioni basate sulla terapia combinatoria”, hanno affermato i ricercatori.
Mentre ci sono vantaggi per la stampa 3D SLA, il team di ricerca è stato incaricato di affinare ulteriormente il processo per questo studio, creando un nuovo design a microneedle e una configurazione di stampa.
Il team di ricerca è stato in grado di creare fino a 12 dispositivi (con dimensioni di 1,5 × 1,2 × 3,1 cm) utilizzando la resina biocompatibile di classe IIa in un’unica stampa, in 2,5 ore.
La microscopia a scansione ha mostrato successo sia nella progettazione che nella stampa 3D delle sequenze
“I test di penetrazione e frattura hanno confermato la robustezza meccanica dei microaghi per un’applicazione pratica. Un esempio di dispositivo microaghi abilitato per microfluidica è stato stampato con il nostro schema ideato che facilita la miscelazione omogenea di più fluidi con diverse velocità di flusso, seguita dalla consegna transdermica della soluzione miscelata. Il confronto di vari rapporti di portata con soluzioni di colorante colorate ha mostrato un controllo sintonizzabile sulle concentrazioni relative dei soluti erogati. La microscopia confocale a scansione laser ex vivo di tre soluzioni di modello di farmaco fluorocromo sulla pelle suina ha ulteriormente convalidato la capacità della piattaforma di modulazione e consegna transdermica dei farmaci “, hanno concluso i ricercatori.
“Questo dispositivo stampato in 3D è particolarmente applicabile alle indagini precliniche incentrate sulla terapia farmacologica combinatoria, in cui la combinazione in situ di più farmaci e la messa a punto delle loro proprietà fisico-chimiche portano a risultati più efficaci rispetto ai soli agenti singoli o premiscelati. Ad esempio, la sintesi multifluidica controllata delle nanoparticelle può mettere a punto i meccanismi di rilascio di vari farmaci per applicazioni di guarigione delle ferite “.
Caratterizzazione di miscelazione dell’architettura microfluidica stampata in 3D. (a) Fotografia dell’architettura di miscelazione microfluidica stampata SLA con modello CAD nell’inserto. (b) Schema del metodo di quantificazione della concentrazione della soluzione. (c) – (f) Immagini microscopiche della giunzione di ingresso della camera a spirale 3D sotto vari rapporti di portata di soluzioni colorate in rosso, chiare e colorate in blu (Q1: Q2: Q3). (g) – (j) Immagini microscopiche dell’uscita della camera a spirale 3D sotto i rapporti di portata corrispondenti. (k) – (n) Intensità di fluorescenza normalizzata (FL) di rodamina B (RB), fluoresceina isotiocianato (FITC) e blu di metilene (MB) presenti nelle soluzioni ottenute dall’uscita. Le barre di errore indicano ± deviazione standard (n = 3). 
Caratterizzazione meccanica a microaghi stampata in 3D: penetrazione e cedimento. (a) Test di penetrazione delle matrici piramidali a forma di siringa piramidali, coniche e a punta fine su due strati del parafilm con 5 N di forza applicata. (b) Simulazione meccanica dei microaghi a forma di siringa a punta fine, visualizzando l’insorgenza di stress massimo sulla punta. (c) Immagine SEM di un microago prima e dopo il test di penetrazione (dimostrando l’assenza di guasti alla punta). (d) Forza assiale vs curva di spostamento per una matrice 3 × 3 di microaghi a forma di siringa. Vengono annotati il punto di rottura e la forza di penetrazione. L’immagine dell’inserto illustra la configurazione del test di compressione. 
Caratterizzazione di insieme di microaghi cavi stampati in 3D. Immagini di microaghi a cilindro tranciato stampati a (a) 0 °, (b) −45 °, (c) + 45 ° e (d) angoli di 90 ° con profili profilati (gli inserti mostrano le corrispondenti impostazioni di stampa). Immagini SEM delle matrici di aghi (e) coniche, (f) piramidali e (g) di base a forma di siringa. (h) Altezza media dell’ago per ciascun disegno (per un sottoinsieme di 25 microaghi per distribuzione). (i) Modello CAD del design a forma di siringa e immagine SEM della punta (raggio di curvatura ∼50 μm). (j) Modello CAD del design a forma di siringa a punta fine (funzionalità aggiuntive evidenziate) e immagine SEM della punta (raggio di curvatura ∼25 μm). (k) Immagine SEM della sequenza di microaghi a punta fine. (l) Altezze medie dei microaghi attraverso tre matrici separate di microaghi a punta fine (per un sottoinsieme di 25 microaghi per ordine). Stampa 3D di dispositivi a microaghi cavi abilitati per microfluidica. (a) Modello CAD di un dispositivo a microaghi rappresentativo abilitato per microfluidica come input per la stampante SLA. (b) Il dispositivo stampato con tre ingressi microfluidici che convergono in una camera a spirale 3D e in un’uscita di matrice di microaghi cava. (c) Primo piano della giunzione di ingresso che visualizza la convergenza di flussi di soluzione tinti di rosso, chiari e tinti di blu. (d) Primo piano della sequenza di microaghi vuoto.