新加坡技术与设计大学 信用:ACS 注射器可注射生物材料、医疗器械和工程组织作为用于诊断、治疗和再生医学的微创植入物,已经引起了极大的关注
自支撑聚合物超薄薄膜,通常被称为聚合物纳米片,由于其柔性和适应性,是注射器可注射生物医学装置的常用平台之一
这些纳米片的厚度小于1微米,比一缕头发还薄(头发通常约100微米宽)
它们是通过针注射给药的一个有前途的平台
尽管最近在使用聚乳酸(PLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)的纳米片技术方面取得了进展,但聚合物纳米片作为有效的可注射平台还需要克服几个技术挑战:即通过医用针注射的纳米片的尺寸限制、次优的机械强度(例如
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注射过程中的撕裂)以及注射后对形状恢复和运动控制的有限控制
为了克服这些限制,新加坡科技设计大学数字制造与设计中心的研究人员利用聚氨酯形状记忆聚合物和磁性纳米粒子(MNP)开发了纳米片,展示了处理纳米片的前所未有的能力
形状记忆聚合物具有两个独特的机械特性——温度变化引起的杨氏模量的巨大变化,以及恢复记忆形状的形状记忆效应
37℃水中MNP-片状模塑料纳米片的可注射性和自膨胀性
信用:SUTD 此外,研究人员证明了制造的片状模塑料纳米片可以通过MNP变得有磁性,以使用外部磁场来执行非接触运动控制
具体而言,通过使用玻璃化转变温度为25℃的710纳米厚的纳米片,证明了以下四种能力:通过医用针的注射器可注射性、喷射后的自膨胀性、在生物表面上的适应性和可移除性以及在外部磁场中的可引导性
这些能力使体内实际应用成为注射器注射平台
作为一个额外的优点,模量随温度的变化提供了一种独特的能力来控制生物表面上MNP-表面等离子体纳米片的粘附和去除
使用具有恒定模量的传统纳米片很难实现这一点,并且以前没有证明过
研究人员设想通过注射器注射将分子药物或细胞构建体输送到内部器官中,在MNP-SMP纳米片上增加了一层PLGA,这是最著名的用于药物输送的生物材料,以扩展作为分子和细胞药物载体的功能
这可以在不损害已证明的能力的情况下完成
SMP和MNP为含有额外一层PLGA的纳米片提供了相同的能力,表明开发的纳米片在药物和细胞递送方面具有巨大的潜力
“通过整合喷墨打印、三维打印和生物打印等新兴打印技术,可以在表面加载或打印药物、细胞和电路,从而进一步使MNP-SMP纳米片功能化。”
该论文的主要作者,来自SUTD的山形健二
“MNP-SMP纳米片将有助于开发先进的注射器注射医疗设备,作为一个平台,将药物和细胞输送到身体的特定部位或损伤处,用于微创诊断和治疗,”首席研究员、日本科技大学的桥本道智脑助理教授补充道
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