1. Cúlra Teicniúil agus Tábhacht

Is féidir le eagair leictreoidí micreashnáthaidí an-sínte dul i ngleic le sraitheanna dromchla na bhfíochán bitheolaíoch, oiriúnú don dífhoirmiúchán de bharr ghluaiseacht fíocháin, agus braiteadh spriocdhírithe agus spreagadh leictreach a bhaint amach in orgánaigh bheo trí chur chuige íosta ionrach. Soláthraíonn siad comhéadan bithleictreonach cobhsaí, feabhsaíonn siad cáilíocht taifeadta comhartha, agus laghdaítear damáiste fíocháin, rud a aimsíonn iarratais leathana i néareolaíocht, innealtóireacht fíocháin, agus bithleictreonaic inchaite.

Tá teorainneacha suntasacha ag an teicneolaíocht microneedle atá ann faoi láthair: níl cumas síneadh ag formhór mór na microneedles, agus tá sé deacair paraiméadair a shaincheapadh ar nós dáileadh fad agus limistéar braite leictreoidí microneedle ag leibhéal an fheiste aonair. Is iad na príomhchúiseanna ná an neamh-chomhoiriúnacht idir próisis déantúsaíochta leictreoidí micrishnáthaidí dochta agus ábhair sholúbtha insínte, chomh maith leis na dúshláin theicniúla maidir le comhtháthú ábhar agus patrúnú struchtúr tríthoiseach (3D) na micrishnáthaidí.

2. Foireann Taighde agus Foilseachán Gnóthachtála

An grúpa taighde faoi stiúir Hangbo Zhao ón Roinn Aeraspáis agus Innealtóireachta Meicniúla agus an Roinn Innealtóireachta Bithleighis in Ollscoil Southern California (USC) (le Qina Zhao, mac léinn dochtúireachta sa roinn, mar an chéad údar), i gcomhar le grúpaí taighde Rhanor Gillette agus Mattia Gazzola ó Ollscoil Illinois ag Urbana-Champaign (alt clúdaigh) a foilsíodhDul chun cinn Eolaíochta. Tuairiscíonn an t-alt na feidhmeanna deartha, déantúsaíochta agus braite leictreifiseolaíocha de chineál nua eagair leictreoidí micrishnáthaidí insínte, ar féidir leo feidhmiú mar chomhéadan bithleictreach éifeachtach. Mar shampla, úsáideadh é chun comharthaí leictreamagrafacha ionmhatánacha (EMG) a bhrath ó ghrúpaí matán éagsúla i réigiún buccal Aplysia (giorriacha farraige).

Eascraíonn fócas taighde ghrúpa Zhao as an spéis atá acu i meicníochtaí matán gluaiseachta ainmhithe coirp boga, mar shíneadh agus lúbadh tentacles ochtapas, agus slógadh agus beathú na drúchtíní farraige. Tá an-tábhacht ag baint le staidéar a dhéanamh ar mheicníocht gníomhaíochta comhordaithe na n-ilghrúpaí matáin a dháiltear i spás 3D i réimsí na bitheolaíochta, na bionics agus na róbataic.

3. Príomhnuálaíochtaí Teicneolaíochta

Scéim Déantúsaíochta Hibrideach: Glactar le modh déantúsaíochta uathúil a chomhcheanglaíonn eitseáil léasair, micrithdhéantúsaíocht, agus priontáil aistrithe chun sraith leictreoidí micreashnáthaidí atá in-sínte (le ráta stráice de 60%-90%) a chruthú go rathúil. Trí phróisis ísealchostais agus inscálaithe, is féidir moirfeolaíocht, fad, limistéar braite, impedance, agus leagan amach na n-leictreoidí microneedle a shaincheapadh go solúbtha.

Réimse Braite Leictreoid a Rialáil: Tá modh nua eitseála hidrogel 3D invented, a chuireann ar chumas eitseáil roghnach microneedles laistigh de chúpla soicind, ag cinntiú nach bhfuil ach an réigiún barr an leictreoid fós seoltaí. Leis an teicneolaíocht eitseála ceimiceach hidrogel, is féidir limistéar braite an leictreoid rinn a rialú go beacht le haghaidh micreashnáthaidí d'fhaid éagsúla, agus mar sin aimsítear comharthaí fíocháin ag doimhneachtaí éagsúla.

Dearadh Struchtúrtha agus Ábhar: Tá an t-eagar leictreoid microneedle comhdhéanta de leictreoidí microneedle polyimide agus sreanga nasctha leaisteacha serpentine. Tar éis é a bheith brataithe le ciseal seoltaí óir, tá sé nasctha go comhfhiúsach le leaistiméire silicone, rud a áirithíonn ní hamháin ard-sínteacht ach freisin a sheachnaíonn fadhbanna feannadh le linn úsáide.

Léaráid scéimreach de na céimeanna monaraithe le haghaidh eagair leictreoidí micrishnáithíní insínte.

Tástáil insínte ar eagair leictreoidí micrishnáthaidí insínte

4. Fíorú Turgnamhach agus Éifeachtaí

Cás Turgnamhach: Sa turgnamh chun comharthaí EMG ionmhatánach a bhrath ó réigiún buccal Aplysia scoite, cuireadh leictreoidí microneedle de fhaid éagsúla isteach i ngrúpaí matán éagsúla. D'fhéadfadh na leictreoidí dífhoirmiú na matáin buccal a leanúint agus comharthaí EMG a thaifeadadh go cobhsaí ó gach grúpa matán.

Comparáid Feidhmíochta: I gcomparáid leis na comharthaí EMG dromchla arna dtaifeadadh ag eagair leictreoidí microneedle planar, tá na comharthaí EMG ionmhatánach a thaifeadann an leictreoid microneedle insínte seo níos láidre agus níos sainiúla. Cruthaíonn sé seo gur féidir leis comharthaí ó fíocháin ghníomhacha dhomhain in orgánaigh bheo a bhrath go héifeachtach agus is féidir é a úsáid freisin mar uirlis chun fíocháin dhomhain a spreagadh go leictreach, ag tabhairt tacaíochta do thaighde bitheolaíoch agus néareolaíochta.

Fíorú Cumais Chroí: Léiríonn an turgnamh go hiomlán go bhfuil an cumas ag an leictreoid microneedle seo fónamh mar chomhéadan bithleictreach 3D, ag cothromú rigidity struchtúrach agus solúbthacht ábhartha na microneedles. Ligeann an rigidity sách ard é a chur isteach go cobhsaí i bhfíocháin bhitheolaíocha, agus cinntíonn an t-sínteacht ard greamaitheacht daingean le fíocháin bhitheolaíocha bhog agus bhog.

Rinneadh tomhais in vitro ar chomharthaí ionmhatánacha agus dromchla leictreamagrafacha i matáin buccal Aplysia ag baint úsáide as eagair leictreoidí micreashnáthaidí insínte agus eagair chomhréidh micrileictreoidí.

Léiríonn na samplaí turgnamhacha seo cumas na leictreoidí micreashnáthaidí seo feidhmiú mar bhithchomhéadan leictreonach 3D.

5. Ionchais an Ghnóthachtála i bhFeidhm

Mar chomhéadan bithleictreonach chun cinn, tá luach feidhme féideartha ag an sraith leictreoidí micreashnáthaidí insínte seo i réimsí éagsúla:

Braiteadh leictrifiseolaíoch i réimse na gcomhéadan inchinn-ríomhaire;

Braiteadh leictriceimiceach ar shreabhán interstitial craiceann;

Spreagadh leictreach fíocháin néaracha agus muscle.

6. Rochtain ar an bPáipéar

Nasc leis an bpáipéar taighde ábhartha: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn7202