ความเสียหายของผิวหนังเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และบาดแผลที่เกิดจากโรคเรื้อรังมักต้องใช้เวลาในการฟื้นตัวนาน การรักษาบาดแผลเรื้อรังอาจนำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนที่ร้ายแรง เช่น การติดเชื้อแบคทีเรียและการตกเลือด เมื่อใช้ผ้าพันแผลแบบดั้งเดิม (เช่น ผ้าก๊อซและไฮโดรเจล) ในการรักษาบาดแผลเรื้อรัง จะมีข้อเสียบางประการ เช่น การปลดปล่อยยาที่ไม่สามารถควบคุมได้ การเกาะติดกับเนื้อเยื่อบาดแผล และการทำงานเพียงอย่างเดียว เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ การวิจัยเกี่ยวกับผ้าพันแผลที่มีหลายฟังก์ชันและการปลดปล่อยยาที่ควบคุมได้จึงทวีความเข้มข้นขึ้น ในบรรดาผ้าพันแผลเหล่านั้น แผ่นไมโครนีเดิล (MN) แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ดีเยี่ยมในการสร้างผ้าพันแผลที่มีหลายฟังก์ชันสำหรับการจัดการบาดแผลอัจฉริยะ แผ่น MN สามารถแทรกซึมเข้าสู่ผิวหนังได้โดยไม่กระทบต่อเส้นประสาทและหลอดเลือด ทำให้สามารถบริหารยาได้โดยการบุกรุกน้อยที่สุด นอกจากนี้ การปลดปล่อยยาที่ควบคุมได้ยังสามารถทำได้โดยใช้วัสดุที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าเพื่อห่อหุ้มโมเลกุลของยาไว้ในเข็ม

แผนภาพแสดงโครงสร้างของแผ่นปิดแผลขนาดเล็กที่ทำจากฟันฉลามสำหรับการจัดการบาดแผลอย่างชาญฉลาด

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีหนานจิง ได้รายงานการพัฒนาแผ่นไมโครนีเดิลสำหรับการจัดการบาดแผลอัจฉริยะ โดยได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างของฟันฉลาม แผ่นปิดแผลไมโครนีเดิลที่มีช่องทางเป็นลวดลายถูกสร้างขึ้นโดยการลอกเลียนแบบจากแม่พิมพ์โพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) แบบลบที่ขึ้นรูปด้วยเลเซอร์ โครงสร้างเลียนแบบชีวภาพนี้ช่วยให้แผ่นไมโครนีเดิลยึดเกาะได้อย่างมั่นคงในระหว่างการฟื้นตัวในระยะยาวของบาดแผลเรื้อรัง ระบบการส่งยาแบบควบคุมสามารถสร้างขึ้นบนแผ่นไมโครนีเดิลโดยใช้โครงสร้างที่มีรูพรุนเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบและไฮโดรเจลที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิ ช่องทางไมโครฟลูอิดิกที่ประกอบด้วยอาร์เรย์ไมโครนีเดิลและโครงสร้างที่มีรูพรุนเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบช่วยให้สามารถวิเคราะห์ปัจจัยการอักเสบหลายชนิดในแผ่นไมโครนีเดิลได้ นอกจากนี้ ยังมีการสร้างลวดลายอิเล็กทรอนิกส์ MXene บนแผ่นไมโครนีเดิลเพื่อการตรวจสอบการเคลื่อนไหวอย่างละเอียดอ่อน

การเตรียมแผ่น MN ที่มีลวดลายโครงสร้างคล้ายฟันฉลาม

มีการใช้ไฮโดรเจล N-isopropylacrylamide (NIPAM) ที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิในการสร้างระบบนำส่งยาอัจฉริยะบนแผ่นไมโครนีเดิล โครงสร้าง IO PC ที่มีรูพรุนถูกนำมาใช้บนพื้นผิวของไมโครนีเดิลเพื่อเพิ่มความสามารถในการกักเก็บยา เมื่อเกิดการติดเชื้อ อุณหภูมิในบริเวณแผลอาจสูงถึง 39.4 °C อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในบริเวณแผลจะทำให้ไฮโดรเจล NIPAM ที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิหดตัว ปล่อยยาบำบัดที่ถูกห่อหุ้มไว้ นอกจากนี้ แผ่นไมโครนีเดิลแบบมัลติฟังก์ชั่นยังต้องการการบูรณาการระดับสูงของส่วนประกอบต่างๆ (ไมโครนีเดิล ช่องไมโครฟลูอิดิก และอิเล็กโทรด) เข้าด้วยกันเป็นแผ่นเดียว นักวิจัยได้ประดิษฐ์แผ่นไมโครนีเดิลสองด้านโดยใช้เทคนิคการพับแบบง่ายๆ โดยด้านหนึ่งประกอบด้วยไมโครนีเดิลที่บรรจุยาและช่องไมโครฟลูอิดิกสำหรับการบำบัดด้วยยาและการวิเคราะห์ทางชีวเคมี และอีกด้านหนึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นสำหรับการตรวจจับการเคลื่อนไหว

การบูรณาการไมโครฟลูอิดิกส์และอิเล็กทรอนิกส์สำหรับแผ่น MN

เพื่อตรวจสอบความสามารถในการวิเคราะห์ทางชีวเคมีของแผ่นปิดแผล MN จึงได้ทำการวิเคราะห์แลคเตทและแคลโปรเทคตินที่อยู่ในตัวอย่างโดยใช้แผ่นปิดแผล MN ความเข้มข้นของสารบ่งชี้ทางชีวภาพจะแสดงโดยความเข้มของแสงฟลูออเรสเซนต์ในบริเวณที่ตรวจจับ ความเข้มของแสงฟลูออเรสเซนต์ของกรดแลคติกมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับช่วงความเข้มข้นตั้งแต่ 0 ถึง 350 มิลลิโมล/ลิตร ส่วนความเข้มของแสงฟลูออเรสเซนต์และความเข้มข้นของแคลโปรเทคตินมีความสัมพันธ์เชิงเส้นตั้งแต่ 0 ถึง 300 มิลลิกรัม/ลิตร ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าแผ่นปิดแผล MN มีความสามารถในการวิเคราะห์ทางชีวเคมี เพื่อให้แผ่นปิดแผล MN มีความสามารถในการตรวจจับการเคลื่อนไหว จึงได้รวมวงจรที่ใช้ MXene เข้ากับแผ่นปิดแผล จากนั้นจึงนำแผ่นปิดแผลไปติดที่นิ้วมือ ข้อมือ ข้อศอก และเข่าของอาสาสมัคร แล้วงอในมุมต่างๆ และบันทึกการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกิดขึ้น ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าแผ่นปิดแผล MN มีความไวสูงในการรับรู้การเคลื่อนไหว เพื่อตรวจสอบความสามารถของแผ่นปิดแผลไมโครนีเดิล (MN) ในการส่งเสริมการสมานแผล แผ่นปิดแผล MN ที่ใช้ในการทดลองกับสัตว์ถูกห่อหุ้มด้วยปัจจัยการเจริญเติบโตของผิวหนังมนุษย์ (hEGF) ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแผ่นปิดแผล MN ที่มี hEGF มีความสามารถในการสมานแผลที่ดีกว่า

การประยุกต์ใช้ผ้าพันแผล MN ในการตรวจจับการเคลื่อนไหว

ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ACS Nano ภายใต้ชื่อเรื่อง "แผ่นปิดแผลไมโครนีเดิลที่ได้รับแรงบันดาลใจจากฟันฉลามเพื่อการจัดการบาดแผลอัจฉริยะ"