Mikronadelarrays zur Medikamentenabgabe und optischen Konzentrationsmessung

Mikronadeln stellen ein vielversprechendes Mittel für eine effiziente intradermale Arzneimittelabgabe dar, insbesondere bei chronischen Erkrankungen wie Diabetes. Die biomedizinische Forschung zielt zunehmend auf kompakte und individualisierte Anwendungen ab. Vor diesem Hintergrund untersucht diese Arbeit Mikronadeln eines Arrays, das sowohl Medikamente verabreichen als auch Konzentrationen, beispielsweise den Glukosespiegel im Blut, optisch detektieren kann. Alle vorgestellten Nadeldesigns werden mittels Zwei Photonen Polymerisation 3D gedruckt. Zur Evaluation der Funktionsweise werden zwei Versuchsreihen durchgeführt. In der ersten werden hohle Mikronadeln zur Medikamentenabgabe hinsichtlich ihrer Stabilität untersucht. Hierbei unterliegen sie uniaxialen Kompressionstests mit Kräften über 3,00 N. Zur genaueren Betrachtung der kritischen Nadelspitzendeformation wird eine FEM Simulation erstellt. Die hohlen Mikronadelvarianten zeigen experimentell eine sehr hohe Stabilität und erreichen alle mindestens 3,00 N, während die Simulation eine eintretende Instabilität der Nadelspitzen zwischen 0,6 N und 1,0 N ergibt. In der zweiten Versuchsreihe werden Mikronadeln mit integrierter Mikrooptik designt und ihre Effizienz in der Signalverarbeitung zunächst simuliert. Die optische Einheit der Sensornadeln ist auf Absorptionsmessungen bei 940 nm (Glukosepeak) ausgelegt. Die Herstellbarkeit, sowie die prinzipielle Signalverarbeitungsfähigkeit der Nadeln wird durch einen experimentellen Aufbau, in dem eine Signal-aussendende und eine Empfängernadel in einer wässrigen Lösung mit variierender Glukosekonzentration gegenüberstehen, evaluiert.