Impresión 4D para abandonar el uso de inyecciones dolorosas

Es posible que en el futuro no se necesiten agujas hipodérmicas dolorosas para inyectar fármacos y obtener muestras de sangre.

Con la impresión en 4D, unos ingenieros de Rutgers han creado diminutas agujas que imitan a los parásitos que se adhieren a la piel y que podrían sustituir a las agujas hipodérmicas, según un estudio de la revista Advanced Functional Materials.

Mientras que la impresión 3D construye objetos capa por capa, la 4D va más allá con materiales inteligentes que están programados para cambiar de forma después de la impresión. El tiempo es la cuarta dimensión que permite a los materiales transformarse en nuevas formas.

"Creemos que nuestra matriz de microagujas impresas en 4D permitirá un uso más robusto y sostenido de microagujas mínimamente invasivas, indoloras y fáciles de usar para la administración de medicamentos, la curación de heridas, la biodetección y otras aplicaciones en tejidos blandos", dijo el autor principal Howon Lee, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Rutgers, en New Brunswick.

Las agujas hipodérmicas se utilizan ampliamente en hospitales y laboratorios para extraer sangre e inyectar fármacos, causando dolor, cicatrices en la piel y planteando un riesgo de infección. Las personas con diabetes suelen tomarse muestras de sangre varias veces al día con agujas para controlar los niveles de azúcar en la sangre.

Este conjunto de microagujas tiene púas mirando hacia atrás que se entrelazan con el tejido cuando se insertan, mejorando la adhesión. (Foto: Riddish Morde)

Las microagujas (agujas miniaturizadas) están llamando la atención porque son cortas, delgadas y mínimamente invasivas, reducen el dolor y el riesgo de infección y son fáciles de usar. Sin embargo, su débil adhesión a los tejidos es un gran desafío para la administración controlada de fármacos a largo plazo o para la biodetección, que implica el uso de un dispositivo para detectar el ADN, las enzimas, los anticuerpos y otros indicadores de salud.

En la naturaleza, algunos insectos y otros organismos han desarrollado estructuras microscópicas que se adhieren a los tejidos, como los micro-ganchos de los parásitos, los aguijones de las abejas y las púas escamosas de los puercoespines. Inspirándose en estos ejemplos, los ingenieros de Rutgers desarrollaron una microaguja que se entrelaza con el tejido cuando se inserta, mejorando la adhesión. Combinaron una técnica de microimpresión en 3D y un método de impresión en 4D para crear púas orientadas hacia atrás en una microaguja.

Usando tejido muscular de pollo como modelo, los investigadores mostraron que la adhesión del tejido con su microaguja es 18 veces más fuerte que con una microaguja sin púa. Su creación supera los ejemplos previamente reportados, resultando en un suministro de fármacos más estable y robusto, y una mejor recolección de biofluidos y biodetección, dice el estudio.

Los tres autores principales del estudio son Daehoon Han, un antiguo estudiante de doctorado de Rutgers que ahora está haciendo un postdoctorado en la Universidad de Minnesota, Riddish S. Morde, un antiguo estudiante de maestría de Rutgers, y un investigador de la Universidad de Pisa en Italia. El estudiante de doctorado de Rutgers, Chen Yang, y los investigadores de la Universidad de Pisa contribuyeron al estudio, que fue financiado por la Fundación de Salud de Nueva Jersey y el Ministerio de Educación, Universidad e Investigación de Italia. (Fuente: NCYT Amazings)