Mikro Dikenler İğne Yapılmayı Daha Az Acı Verici Hale Getirebilir
Fotoğraf: Bu iğneler üzerindeki küçük dikenler cihazı cilde sabitler. İğnelerin, sıradan olanların derinliğinin bir kısmında enjeksiyon yapmasına izin verir.
Kimse iğne yapılmayı sevmez. Piscataway, N.J.’deki Rutgera Üniversitesi’nden mühendis Howon Lee iğnelerin “acı verici” olduğunu söylüyor. “Onlardan nefret ediyorum, herkes nefret ediyor.” Ancak koruyucu aşı ve ilaçların verilmenin etkili bir yoludur. Bu yüzden, Lee zorlukla hissedilebilen yeni bir mikroiğne türünün geliştirlmesine yardımcı oldu.
Bilim insanları yıllardır minyatür iğneler üzerine çalışmalar yapıyorlar. Fikir, sıvı ilacı enjekte etmek ancak, çok küçük bir iğne ile bu işlem sağlanamıyor. Mikroiğne de deriye sıradan bir iğne kadar girilmesini sağlıyor. Ama bunun bir avantajı var. Lee, birçoğunun prürzsüz olduklarına dikkat çekiyor, tam bir doz enjekte edecek kadar uzun süre dayanamıyorlar.
Lee’nin işi burada farkını ortaya koyuyor. Grubu cilde daha uzun süre yapışabilen yeni bir mikroiğne cihazını tanıttı. İşin sırrı nedir? Ekip, iğnelerin yüzeyine geriye dönük dikenler ekledi. Bu dikenler cihazı cilde sabitler. Lee’nin grubu, 10 Mart’taki Gelişmiş Fonksiyonel Malzemelerdeki yeniliğini açıkladı.
Doğadan İlham Alan Tasarım
“Dikenler” acı verici gelebilir, ama endişelenmeyin. Sadece 450 mikrometre (0.02 inç) dışarı çıkarlar. Bu yaklaşık bir serçe tırnağının kalınlığı kadardır.
Vahşi doğadaki iğneli canlılar tasarıma ilham verdi. Lee, “Doğanın bir şeyleri nasıl yaptığını taklit edebiliriz?” soruyor. Solucanlar, kendilerini bağırsak duvarlarına tutturmak için hortum (Proh-BAA-sis) adı verilen şişmiş bir besleme tüpü kullanır. Bal arılarının iğnelerinin geriye doğru dikenleri vardır.
Candice Majewski, “Doğanın bu işi yapmakta gerçekten iyi olduğunu biliyoruz” diyor. “Yani doğayı taklit etmek tasarıma iyi bir yaklaşım.” Majewski, İngiltere’deki Sheffield Üniversitesi’nde makine mühendisidir, kendisi yeni tasarım üzerinde çalışmamıştır.
Araştırmacılar dikenli cihazlarını çiğ tavuğa yapıştırarak ve sonra dışarı çekerek test ettiler. “En yapışkan” tasarım, her iğnenin kendi diken kümesine sahip olan altı mikro iğneden oluşuyordu. Bu kurulumla, cihazlarının diğer mikroiğne tasarımlarından daha güçlü olduğunu bildirdiler.
4 Boyutlu Baskı
Lee, proje üzerinde 2016 yılında İtalya’daki Pisa Üniversitesi’nde mühendis Giuseppe Barillaro ile çalışmaya başladı. Barillaro yıllardır mikroiğneler üzerinde çalışıyordu, Lee’nin ise 3 boyutlu baskı deneyimi vardı.
Mühendisler, mikroiğneleri oluşturmak için bir tür 3 boyutlu baskı kullandı. Üç boyutlu baskı, bir nesneyi katman katman oluşturmayı içerir. Bu yazıcıdaki “mürekkep” için, araştırmacılar polimer adı verilen bir materyali ışık emici bir kimyasalla birleştiren özel bir çözüm kullandılar. Bu karışım ultraviyole ışığa maruz kaldığında sertleşir ve kuvvetlenir. İşlemleri için bir çözüm tabakası yazdırdılar, bunu UV ışığıyla güçlendirdiler, sonra bir sonraki katmanı eklediler. Tüm nesneyi oluşturmak için bu adımları tekrarladılar.
Mikroiğnenin dikenlerini yapmak için, araştırmacılar bu tür 3 boyutlu baskıların ilginç bir etkisinden faydalandı. Kalın bir tabaka halinde uygulanırsa, çözelti eşit şekilde katılaşmaz. Yüzey düzensiz veya eğri hale gelir. Bunu bilen bilim insanları, mikroiğnenin ana şaftından yatay olarak yapışan kalın dikenler yazdırdılar. Ultraviyole ışığa maruz kaldığında, dikenler aşağı doğru eğildi.
Lee, grubun hemen başarıya ulaşamadığını söylüyor. Kullanılacak doğru malzemeyi bulmak zor oldu. 3D yazıcılar katılaşmak için soğuyan ısıtılmış sıvı ile yazdırılır. Burada sağlam ve güçlü olacak, ancak ışığa maruz kaldıklarında kırılmadan bükülecek bir malzeme bulmak zorundaydılar.
Majewski, 3 boyutlu baskı için yeni uygulamalar geliştiriyor. Yeni çalışma, bilim insanlarının onu kullanma yolları hakkında nasıl daha akıllı hale geldiğini gösteriyor. Aygıt yazdırıldıktan sonra şekil değiştirdiğinden, mühendisler yöntemlerini “4 boyutlu yazdırma” olarak tanımlar. (Dördüncü boyut, yazdırma işleminden sonra aygıtın şeklini değiştirdiği için zamandır.)
Majewski, “4 boyutlu baskı daha yaygın hale geliyor” diyor. Yıllarca süren deneme yanılma yoluyla, mühendisler farklı malzemelerin yazdırıldıklarında nasıl davrandıklarını öğreniyorlar. Bu da, oluşturulduktan sonra bile – dikenler gibi – değişebilen nesneleri basmalarını sağlar. “Bu ilerlemeler, bilimsel olarak baskı sürecinde neler olup bittiğinin daha iyi anlaşılmasından kaynaklanıyor.”
Kaynak: sciencenewsforstudents.org
