具有微通道的微针的结构设计和实验分析:能够实现超快速的体液提取
Zhaoxin Li1, Dingyi Zhang1, Wenbo Zhang1
1MEMS Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, People's Republic China.
ACS biomaterials science & engineering
|October 17, 2025
概括
这项研究优化了微针 (MNs) 阵列,以更快地提取间歇性液体 (ISF). 优化的MNs在不到45秒的时间内实现了快速的ISF采集,为高效的现场检测铺平了道路.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 医疗器械 医疗器械
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 微针 (MNs) 阵列对最小入侵的生物样本提取有希望.
- 有效地获取人体间歇性液体 (ISF) 对于现场诊断至关重要.
- 目前的MN技术在优化提取速度和皮肤透方面面临着挑战.
研究的目的:
- 设计和优化带有微通道的微针 (MNs) 阵列,用于增强间隙液体 (ISF) 提取.
- 为了研究微通道/针头尺寸和ISF提取效率之间的关系.
- 开发一种新的MN系统,以快速可靠地获取ISF.
主要方法:
- 使用聚乙醇和基乙纤维素复合材料制造MNs阵列.
- 有限元方法建模,以优化微通道和针尖尺寸的皮肤透和ISF提取.
- 实验验证MN性能,包括ISF提取时间和皮肤透能力.
主要成果:
- 优化的微通道直径 (4微米) 和针尖直径 (10微米) 产生了快速的ISF提取 (45.0 ± 2.1秒).
- 提取速率在微通道直径为10微米时达到峰值,但最佳设计使用了4微米的制造和强度.
- 在MNs阵列中的可溶性微通道进一步提高了ISF提取速度,将检测时间减半.
结论:
- 开发的MNs阵列提供高效的ISF采集,具有出色的皮肤透能力.
- 这项技术显著减少了基于MNs的传感器的检测时间.
- 该研究为先进的现场ISF检测技术提供了基础.
