Eşzamanlı epidermal ve dermal ilaç teslimat için 3D baskılı mikroiğnelerin yapay zeka destekli optimizasyonu

Geleneksel iğne teknolojilerinde nano ve mikro üretim yöntemleriyle devrim yaratılıyor. Bu yöntemler, bir yama veya dizi üzerinde mikro ölçekli iğnelerin organizasyonu olan mikroiğneler oluşturabilir. Mikroiğneler, biyoajanların uygulanması ve vücut sıvılarının toplanması için hassas kanallar sağlarken, penetrasyon ağrısını ve doku hasarını azaltmayı amaçlamaktadır. Bu tez, mikroiğne üretimi için 3 boyutlu baskı yöntemlerindeki gelişmeleri araştırıyor ve özellikle biyomedikal mühendisliği ve sağlık alanındaki uygulamalarına odaklanıyor. Vücut sıvılarının örneklenmesi durumunda, kanın ve interstisyel sıvının basit ve etkili bir şekilde kendi kendine toplanması için mikroakışkan bir çip ile entegre edilmiş, parmakla çalıştırılan bir mikroiğne dizisi görselleştirildi ve cihaz, sağlık çalışanlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırdı. Cihaz içindeki sıvı çıkarma ve akış işlemlerin verimliliğini optimize etmek için simülasyon yapıldı. Tez aynı zamanda üretim süreçlerini optimize etmek ve üretim sonuçlarını tahmin etmek için makine öğrenimi ve derin öğrenme algoritmalarını kullanarak yapay zekanın mikroiğnelerin 3 boyutlu baskısına entegrasyonunu da araştırıyor. Bu multidisipliner yaklaşım, kaynaştırılmış biriktirme modelleme 3D baskı ve kimyasal gravür yoluyla üretilen biyolojik olarak parçalanabilen mikroiğnelerin kalite kontrolünü ve hassasiyetini artırır. Bazal Hücreli Karsinom cilt kanseri tedavisi durumunda, Marshmallow kökü ekstraktı ve Imiquimod yüklü mikroiğneler araştırılarak, minimum yan etkiyle kontrollü salım ve hedefe yönelik teslimat sunulmaktadır. Bu yaklaşım, hastanın rahatsızlığını ve enfeksiyon riskini en aza indirirken terapötik etkinliği artırır. Bir diğer önemli odak noktası ise farklı cilt derinliklerinde meydana gelen cilt kanserleri ve enfeksiyonlar gibi çeşitli cilt hastalıklarının tedavisi için mikroiğne dizilerinin özelleştirilmesidir. Mikroiğnelerin tasarımını dizi üzerinde farklı iğne yükseklikleriyle doğrusal olmayan şekillerde tasarlayarak tez, çeşitli cilt katmanlarına eş zamanlı ilaç dağıtımını sağlar. Ek olarak dizideki iğnelerin taban çapının değiştirilmesi, bu iğnelerin biyolojik bozunma kinetiğine bağlı olarak uzun süreli veya aralıklı ilaç salınımını kolaylaştırır. Bu yaklaşım, uzun süreli eş zamanlı epidermal ve dermal ilaç dağıtımını mümkün kıldı. Tez, mikroiğne dizilerinin, tedavileri ağrısız ve minimal invaziv bir şekilde uygulama yetenekleri nedeniyle ilaç dağıtımında önemli bir potansiyele sahip olduğu ve daha kişiselleştirilmiş ve gelişmiş sağlık çözümlerinin önünü açtığı sonucuna varıyor.