Kim tiêm siêu nhỏ từ công nghệ in 4D

Những cây kim công nghệ cao siêu nhỏ lấy cảm hứng từ ký sinh trùng có thể thay thế kim tiêm dưới da và giảm bớt cảm giác đau đớn.

Kim tiêm siêu nhỏ với các gai bám có khả năng liên kết đồng bộ với mô khi được đưa vào da

Theo một nghiên cứu trên tạp chí Advanced Functional Materials, các kỹ sư của Đại học Rutgers bang New Jersey (Mỹ) đã tạo ra những chiếc kim siêu nhỏ (microneedle) bằng công nghệ in 4D, bắt chước cách ký sinh trùng bám trên da để thay thế cho kim tiêm dưới da. Trong khi công nghệ in 3D tạo ra vật thể theo từng lớp, công nghệ in 4D lại đi xa hơn với các vật liệu thông minh được lập trình để thay đổi hình dạng sau khi in. Thời gian chính là chiều kích thứ tư cho phép các vật liệu biến đổi thành hình dạng mới.

“Chúng tôi nghĩ những chiếc kim thu nhỏ được tạo ra từ công nghệ in 4D của chúng tôi sẽ cho phép xâm lấn tối thiểu, không đau và dễ sử dụng để truyền thuốc, chữa lành vết thương và các ứng dụng mô mềm khác”, Howon Lee, tác giả chính, giáo sư trợ lý Khoa Cơ khí và Kỹ thuật hàng không vũ trụ tại Trường Kỹ thuật thuộc Đại học Rutgers, nói.

Trong tự nhiên, một số côn trùng và các sinh vật khác đã phát triển đặc điểm vi mô có khả năng bám chặt vào các mô, chẳng hạn như chân móc siêu nhỏ của ký sinh trùng, kim chích có gai của ong mật hoặc lông gai sắc nhọn của nhím. Lấy cảm hứng từ những ví dụ từ thực tế này, nhóm kỹ sư Đại học Rutgers đã phát triển kim siêu nhỏ có khả năng xen kẽ đồng bộ với mô khi đưa kim vào da, tăng cường độ bám dính. Họ đã kết hợp giữa kỹ thuật in 3D siêu nhỏ và kỹ thuật in 4D để tạo ra những chiếc gai quay ngược trên kim thu nhỏ. Dùng mô cơ gà làm mô hình mẫu thử, nhóm nghiên cứu cho thấy độ bám dính trên mô của kim thu nhỏ có gai bám cao hơn 18 lần so với loại kim tiêm không có gai bám. Đây là nghiên cứu có độ sáng tạo vượt trội so với các ví dụ được báo cáo trước đây.

Kim tiêm dưới da được sử dụng rộng rãi trong các bệnh viện và phòng thí nghiệm để lấy máu và tiêm thuốc thường gây đau, để lại sẹo da và có nguy cơ nhiễm trùng. Kim siêu nhỏ có gai bám đang thu hút sự chú ý vì loại kim này ngắn, mỏng và ít xâm lấn, dễ sử dụng, có khả năng giảm đau và nguy cơ nhiễm trùng. Tuy nhiên, trường hợp truyền thuốc có kiểm soát trong thời gian dài hoặc quá trình cảm biến sinh học đòi hỏi phải dùng một thiết bị để phát hiện AND, enzyme, kháng thể cũng như các chỉ số sức khỏe khác vẫn là một thách thức đối với khả năng bám dính của loại kim này.