Spuit-injecteerbare biomaterialen, medische hulpmiddelen en gemanipuleerde weefsels hebben veel aandacht getrokken als minimaal invasieve implantaten voor diagnose, therapie en regeneratieve geneeskunde.

vrijstaande polymere ultradunne films, gewoonlijk aangeduid als polymere nanosheets, zijn een van de meest gebruikte platforms voor biomedische apparaten met injectiespuiten vanwege hun flexibiliteit en vervormbaarheid.

Deze nanosheets zijn minder dan 1 micrometer dik, die dunner is dan een haarlok (haar is meestal ongeveer 100 micrometer breed). Ze zijn een veelbelovend platform voor medicijnafgifte door middel van naaldinjectie.

Ondanks de recente ontwikkeling in nanosheettechnologieën die gebruik maken van polymelkzuur (PLA) en polymelkzuur-co-glycolzuur (PLGA), polymere nanosheets moeten nog verschillende technische uitdagingen overwinnen om als een effectief injecteerbaar platform te dienen:namelijk, beperking in de grootte van nanosheets die kunnen worden geïnjecteerd via medische naalden, suboptimale mechanische robuustheid (bijv. scheuren tijdens injectie), en beperkte controle over vormherstel en bewegingscontrole na injectie.

Om deze beperkingen te overwinnen, onderzoekers van het Digital Manufacturing and Design (DManD) Centre in de Singapore University of Technology and Design (SUTD) ontwikkelden nanosheets met behulp van op polyurethaan gebaseerd vormgeheugenpolymeer (SMP) en magnetische nanodeeltjes (MNP) om ongekende mogelijkheden te demonstreren om nanosheets te verwerken. SMP biedt twee unieke mechanische eigenschappen:een grote verandering in de Young's moduli door de verandering in temperatuur, en vormgeheugeneffect (SME) om de opgeslagen vorm te herstellen.

In aanvulling, de onderzoekers toonden aan dat de gefabriceerde SMP-nanosheets magnetisch kunnen worden gemaakt met MNP om contactloze bewegingscontrole uit te voeren met behulp van een extern magnetisch veld. specifiek, de volgende vier mogelijkheden werden gedemonstreerd door gebruik te maken van de 710 nm dikke nanosheet met de glasovergangstemperatuur (Tg) van 25 °C:spuitinjecteerbaarheid door medische naalden, zelfuitbreidbaarheid na uitwerpen, vervormbaarheid en verwijderbaarheid op de biologische oppervlakken, en geleidbaarheid in een extern magnetisch veld. Deze mogelijkheden maken in vivo praktische toepassingen mogelijk als een injectiespuit-injecteerbaar platform.

Als bijkomend voordeel, de verandering van de modulus door temperatuur biedt een uniek vermogen om de hechting en verwijdering van de MNP-SMP nanosheet op de biologische oppervlakken te regelen. Dit zou moeilijk te bereiken zijn geweest met conventionele nanosheets met een constante modulus en is niet eerder aangetoond.

Het overwegen van de injectie met injectiespuiten van moleculaire medicijnen of cellulaire constructies in interne organen, de onderzoekers voegden aan de MNP-SMP nanosheets een extra laag PLGA toe, dat vooral bekend staat als een biomateriaal dat wordt gebruikt voor medicijnafgifte, om de functionaliteit als drager van moleculaire en cellulaire geneesmiddelen uit te breiden. Dit kan worden gedaan zonder afbreuk te doen aan de aangetoonde mogelijkheden. SMP en MNP boden dezelfde mogelijkheden aan de nanosheets met een extra laag PLGA, suggereert het enorme potentieel van de ontwikkelde nanosheets voor medicijn- en celafgifte.

"De MNP-SMP-nanobladen kunnen verder worden gefunctionaliseerd door medicijnen te laden of af te drukken, cellen en elektrische circuits op het oppervlak door opkomende printtechnologieën te integreren, zoals inkjetprinten, 3D-printen en bioprinten, " zei Dr. Kento Yamagishi van SUTD, de hoofdauteur van het artikel.

"De MNP-SMP-nanosheets zullen bijdragen aan de ontwikkeling van geavanceerde injectiespuit-injecteerbare medische apparaten als een platform om medicijnen en cellen naar de specifieke plaats of laesie in het lichaam te brengen voor minimaal invasieve diagnose en therapie, " voegde hoofdonderzoeker toe, Universitair docent Michinao Hashimoto van SUTD.