医療革新のためのマイクロニードル

設計の自由度や、高い精度とプリンティング性能により、洗練されたデザインやカスタム材料でも正確な形状のマイクロニードルやマイクロニードル・アレイを製造できます。Nanoscribeの3D微細加工技術は、ラピッド・プロトタイピング、アライメント・プリンティング、マスタリング、小ロット生産に最適です。

高い解像度とプリンティング性能、正確な形状の恩恵

マイクロニードルは、薬物デリバリー、疾患の診断やモニタリング、美容用途など、医療におけるさまざまな使用シナリオに適した低侵襲デバイスです。マイクロニードルのジオメトリと形状は、マイクロニードルの性能と有効性、そして臨床試験への効果的な導入に、重大な影響を与えます。斬新で挑戦的なデザインには、適切な材料、解像度、形状忠実性、プリンティング速度をはじめとする高度で多用途な微細加工能力が必要です。

二光子重合は、マイクロスケール・3Dプリンティングのために確立された技術で、正確な形状をもつマイクロニードル単体およびマイクロニードル・アレイを微細造形するために必要な、3D での設計の自由度を提供します。
 

Quantum X bio でプリンティングした、さまざまなマイクロニードルのトップビュー

このテクノロジーの汎用性は、幅広いデザイン特性をもつマイクロニードルの造形を実現します:

  • 高アスペクト比構造
  • さまざまな周期性や空間分布でのマイクロニードル・アレイ
  • 対称性の高い自由形状の中実針および中空針
  • ナノメートル精度の、シャープな先端または滑らかな表面
  • 生体適合性または生分解性フォトポリマを含むポリマーでの製作

二光子重合 (2PP) についてさらに詳しく知りたいですか?

マイクロニードルの工業化に関するインサイト

マイクロニードルとマイクロニードル・アレイは、痛みを伴わない経皮薬物デリバリーのための微小メディカルデバイスの新たな章を切り開きます。Nanoscribeのライフサイエンス部門ビジネス開発マネージャーである Remmi Danae Baker-Sediako 博士とその同僚による新しいレビューペーパーでは、最先端のマイクロニードル・デザイン、微細加工法、およびマイクロニードルの大量生産への工業化ルートが著述されています。
この論文の主な焦点は、高度な積層造形法によって実現される、新しい生体模倣マイクロニードル・デザインの可能性と課題にあります。さらにこの論文では、マイクロニードル造形の有望な技術として、SLA、DLP、2PP などの 3D プリンティング技術が比較されています。パーソナライズされたマイクロニードルの産業上の展望
 

Industrial perspectives for personalized microneedles
Remmi Danae Baker-Sediako et al., Beilstein J. Nanotechnol. 2023, 14, 857–864. 
doi.org/10.3762/bjnano.14.70

マイクロニードル総説

お考えアイデアに沿ってマイクロニードル・デザインを造形

Our microfabrication technologies offer the capabilities needed to fabricate almost any microneedle design. Our printers are suitable for the fabrication of prototypes with rapid iteration cycles, enabling fast modification of the shapes during the development steps. Thus, height, tip radius, base diameter, needle geometry and thickness as well as needle density in an array can be tuned according to the needed application. Hollow or solid, symmetric or freeform, sharp or blunt tips, smooth or structured needle surfaces, small or really large arrays – materialize your design:

二光子重合 (2PP) ベースの3Dプリンティングについてさらに深い知見が得られます。

Quantum X bio

世界で最も正確な 3D バイオプリンター。

Nanoscribe の最高解像度を備えた多用途バイオプリンターは、二光子重合 (2PP)ベースで、エンジニアリングの専門知識に基づき、無菌環境、温度制御、機能化された生体材料を提供します。

NanoscribeのQuantum X bioシステム

主な特徴

  • サブミクロンの形状精度の高速 3D 微細加工

  • 工業的実績を誇る2PP プラットフォームにより幅広い基板を選択可能

  • カスタム材料を含む幅広いバイオマテリアルおよびバイオインクから選択可能

  • 最高精度のラピッド・プロトタイピング

  • 簡単なワークフローに沿った、デザイン自由度の高い微細加工

  •  無菌性のためのHEPAフィルタリング・エアフロ―

  • バイオプリンティング STL ライブラリ
     

造形例

  • マイクロニードル・アレイ
  • マイクロ流路
  • バイオセンサ
  • 細胞力学および細胞遊走のための3D細胞スキャフォールドとトポロジー
  • 皮膚/組織および血管モデル
  • スマート材料/生体材料
  • 生細胞プリンティング
  • 組織工学
製品デモの予約 Quantum X bio詳細

プリンティング材料

2PPの精度が活きるデザイン

Nanoscribe の IP樹脂は、2PP ベースの3D微細加工に完璧に適した材料です。サブミクロンの解像度、高い形状精度、簡単な取り扱い、生体適合性といった重要な機能を提供します。

Nanoscribeのプリンティング材料

IP光硬化樹脂

  • 高速 2.5D, 3D微細造形
  • 優れた形状精度とメカニカル安定性
  • 柔軟材料/高弾性材料オプション
  • 最小粗さ10 nm Ra の滑らかな表面
  • 非常に優れた基板接着性
  • IP樹脂用ソフトウェア・プリントレシピ付属
  • 生体適合性樹脂

その他の材料

  • Advanced BioMatrix製 ハイドロゲル
  • BIO INX製 生体材料
  • Nanoscribe製 GP光硬化樹脂(ガラス)
  • サードパーティおよびカスタム素材にオープン
IP光硬化樹脂のラインナップ詳細 BIO INX光硬化樹脂詳細

多彩な用途のためのマイクロニードル・デザイン

Nanoscribe の微細加工技術は、ラピッド・プロトタイピング、アライメント・プリンティング、マスタリング、少量生産に有用です。ナノ/マイクロ/メソスケール構造を、直接造形することも、複製プロセスのポリマーマスタとして機能させることもできます。マイクロニードル設計のさまざまな使用シナリオを、インスピレーションの刺激にしてください。

マイクロニードル・アレイのマスタリング

この研究では、二光子重合を使用したマスタ・マイクロニードル・アレイの造形について報告されています。本研究の科学者は、ホットエンボス加工などの複製プロセスを用いて、シクロオレフィンポリマーから熱可塑性マイクロニードルを製造しました。この材料は高い成形性能と低コストを兼ね備えています。このポリマー・マイクロニードルは、経皮薬物デリバリーでテストされました。
ユースケース:マイクロニードル・アレイのマスタリング

マイクロニードルの3Dプリンティング

このレビューでは、マイクロニードルを設計するための3Dプリンティング技術の利点を紹介しています。二光子重合を含むさまざまな 3Dプリンティング法、高度なマイクロニードル・デバイス、3Dプリンティングを使用したマイクロニードルの臨床応用と開発の見通しについて説明します。
ユースケース:マイクロニードルの3Dプリンティング 

対皮膚感染症のためのマイクロニードル

薬物投与を制御するための水不溶性支持層を備えたマイクロニードル・アレイが開発されています。水不溶性シャフトは、薬物を高度にカプセル化された薬物充填の水溶性チップで囲まれています。この開発されたバンコサイシンを含んだマイクロニードル・アレイは、いくつかの薬剤や皮膚感染症のファシリティ局所治療に拡張できる可能性があります。
ユースケース:対皮膚感染症のためのマイクロニードル・アレイ

皮膚ワクチン接種

科学者と技術者により、皮膚ワクチンのデリバリーシステム用の溶解性マイクロニードル・アレイが開発されています。この研究者らは、複製プロセスを用いた溶解性マイクロニードル・アレイの製作を実現するマイクロニードル・アレイのプロトタイプとマスタを、当社の2PP ベース・3D プリンタでプリンティングしています。マイクロニードル・アレイは、さまざまな免疫戦略をサポートできます。
ユースケース:
ワクチン接種用マイクロニードル・アレイ

 

ポイントオブケアの薬物デリバリー

オープンなマイクロ流路チャネルと鋭い先端を備えた中空マイクロニードル・アレイを、二光子重合を使用して CAD モデルから積層造形できます。熱可塑性樹脂のレプリカを製造ために、ソフトエンボス加工のマスタとして針が使用されます。針のマスタはネガ型でモールディングします。その後、ウサギの耳に注入してテストした熱可塑性シクロオレフィンポリマーに、ソフトエンボス加工を施すことで、モールドを複製します。
ユースケース:オープンなマイクロ流路チャネルを備えたマイクロニードル

 

無痛採血

蚊の口吻を模倣し、痛みを伴わずに皮膚に簡単に挿入できる生物由来のマイクロニードルが研究されています。針は穿刺抵抗が少ないため、曲がったり潰れたりしません。Nanoscribeの2PP ベース3D プリンタを使用して、mm 長マイクロニードルの半分に、鋭い先端、スパイク、小さな穴がプリンティングされます。アセンブルされた2つの半体が交互に前進することで、人工皮膚を貫通し、採血できます。
ユースケース:生体模倣のmm長マイクロニードル

 

In-vitroパーフォレーション

科学者たちにより、正円窓膜を穿孔して内耳に治療薬を送達するために、特別に設計された非常に鋭いポリマー製マイクロニードルが開発されています。この複雑なマイクロニードル・デザインは、先端半径 500nm、シャンク半径 50 μm で造形されました。
ユースケース:3Dダイレクト・プリンティングによるマイクロニードル

 

蛍光標識ワクチン成分を組み込んだ溶解アンダーカット・マイクロニードル。
蛍光標識ワクチン成分を組み込んだ溶解アンダーカット・マイクロニードル。針は、3Dプリントされたマスター型から複製工程を経て製作された。画像 ピッツバーグ大学、Emrullah Korkmaz氏

 

マイクロファブリケーション・エクスペリエンス・センター

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