自給電型マイクロニードルパッチが血液を採取せずにバイオマーカーを監視(Self-Powered Patch Monitors Biomarkers Without Drawing Blood)

ad

2025-08-18 ノースカロライナ州立大学(NCState)

NC State大学の研究チームは、血液を使わず、電源なしで動作するマイクロニードル型パッチを開発しました。このパッチは皮膚に挿入される微細な針によって、皮膚のすぐ下の間質液(ISF)を吸い上げ、そこに含まれるバイオマーカーをサンプリングします。サンプルの吸引は、針が浸透した後、以下の構造で実現されます:ポリマーハウジング層、ゲル層、紙層、そしてマイクロニードル層。ゲルには高濃度のグリセロールが含まれており、ISFとの浸透圧差により、紙層へ流体が自然に引き込まれ、蓄積されます。最短15分でサンプリングが可能で、最大24時間保存できました。概念実証は合成皮膚モデルで行われ、ストレス指標であるコルチゾールの計測に成功。また、人間への応用に向けた試験や、紙ストリップからの電子的読み取りを行う装置の開発も進行中です。材料は比較的安価で、既存の血液検査よりも手軽な検査手段となる可能性があります。研究成果は雑誌『Lab on a Chip』にオープンアクセスで掲載されています。

自給電型マイクロニードルパッチが血液を採取せずにバイオマーカーを監視(Self-Powered Patch Monitors Biomarkers Without Drawing Blood)

<関連情報>

自己駆動型マイクロニードルマイクロ流体システムの設計と特性評価(間質液の採样用) Design and characterization of a self-powered microneedle microfluidic system for interstitial fluid sampling

Christopher T. Sharkey, Angélica F. Aroche, Isabella G. Agusta, Hannah Nissan,Tamoghna Saha, Sneha Mukherjee, Jack S. Twiddy, Michael D. Dickey, Orlin Velev and Michael A. Daniele
Lab on a Chip  Published:01 Aug 2025
DOI:https://doi.org/10.1039/D5LC00590F

Graphical abstract: Design and characterization of a self-powered microneedle microfluidic system for interstitial fluid sampling

Abstract

Dermal interstitial fluid (ISF) is a promising source of biomarkers for point-of-care (PoC) diagnostics, yet noninvasive and reliable extraction remains a significant challenge. In this study, we present a fully passive microneedle (MN) platform that integrates hydrogel-forming MNs, a hydrogel-based osmotic pump, and paper microfluidics to enable zero-power ISF extraction and analyte transport from skin models. The system’s performance was evaluated using paper microfluidic designs optimized for both bulk fluid uptake and lateral flow-based detection. Osmotic pumping with glycerol and glucose showed comparable extraction efficiencies. Cortisol, a representative stress biomarker, was successfully recovered following 15-minute, 45-minute, and 24-hour sampling durations, demonstrating the platform’s suitability for both short-term and extended ISF monitoring. These results highlight the potential of this integrated MN system as a simple, cost-effective, and minimally invasive solution for passive ISF sampling and subsequent biochemical analysis.

医療・健康
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました