Fabrication and fluid uptake optimization of polymeric hollow microneedle arrays
Polimerik içi boş mikroiğne dizilerinin üretimi ve sıvı çekiminin optimizasyonu
- Tez No: 1000090
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT BEKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Biyomühendislik, Mechanical Engineering, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dermal interstisyel sıvının (ISF) etkin şekilde örneklenmesi, kronik hastalıkların erken tespiti ve yönetimiyle ilişkili biyobelirteçlerin sürekli izlenmesi açısından kritik öneme sahiptir. Mikroiğneler kullanılarak transdermal ISF ekstraksiyonu, minimal invaziv yapısı ve etkili örnekleme kapasitesi nedeniyle giderek daha fazla ilgi görmektedir. Mevcut yaklaşımlar arasında, içi boş polimerik mikroiğnelerle (HMN) pasif ekstraksiyon; pompa gibi harici aktif ekstraksiyon sistemlerine ve karmaşık geri kazanım süreçlerine ihtiyaç duymadan, maliyet-etkin ve kullanıcı dostu bir alternatif sunar. Bununla birlikte, pasif alım kapiler etki tarafından belirlendiği için mikrokanal ıslanabilirliği ve yüzey morfolojisinin etkilerinin anlaşılması ve optimize edilmesi gereklidir. Bu çalışmada, polilaktik asit (PLA), polimetil metakrilat (PMMA) ve polikarbonattan (PC) üretilen, lazerle işlenmiş HMN'lerin in vitro absorbsiyon performansı incelenmiş; 355 nm dalga boyunda bir lazer kullanılarak iğne uçlarında 200 µm çapında mikrokanallar oluşturulmuştur. Lazer işlemesi, malzemeye bağlı olarak yüzey pürüzlülüğünü ve ıslanabilirliği artırmıştır. En yüksek pürüzlülük PLA HMN'lerinde gözlenmiş ve bu yapı, iğne başına 1,4 N batırma kuvvetinde iğne başına 0,02 mg/dk absorbsiyon hızına ulaşmıştır. Buna karşılık, PMMA ve PC HMN'leri sırasıyla iğne başına 1,9 N ve 2,3 N batırma kuvvetlerinde iğne başına 0,01 mg/dk absorbsiyon hızları sergilemiştir. Malzeme ve yüzey kaynaklı özelliklerin klinik uygulamalarda tutarlı biçimde sağlanabilmesi için, ticari bir yaylı aplikatöre entegre edilen kontrollü bir aplikatör arayüzü geliştirilmiş; bu entegrasyon batırma derinliğinin tekrarlanabilirliğini artırmış ve çoklu uygulamalarda kullanıcıya bağlı değişkenliği azaltmıştır. Elde edilen bulgular, pasif ISF ekstraksiyonunda lazerle mühendislik edilmiş yüzey özelliklerinin önemini vurgulamakta ve yeni nesil sağlık sistemleri için ölçeklenebilir bir yaklaşım sunmaktadır. Bu sistem, güvenilir ve kullanıcıdan bağımsız HMN uygulamasını pasif örnekleme, gelecekte gerçek zamanlı giyilebilir izleme uygulamalarına zemin hazırlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Efficient sampling of dermal interstitial fluid (ISF) is crucial for the continuous monitoring of biomarkers relevant to the early detection and management of chronic diseases. Transdermal ISF extraction using microneedles has gained traction due to its minimally invasive nature and effective sampling capabilities. Among the various strategies, passive extraction with hollow polymeric microneedles (HMNs) presents a cost-effective and user-friendly alternative, eliminating the need for external active extraction systems such as pumps and complex recovery processes. However, since passive uptake is influenced by capillary action, it is essential to understand and optimize the effects of microchannel wettability and surface morphology. The in vitro absorption performance of laser-machined HMNs made from polylactic acid (PLA), polymethyl methacrylate (PMMA), and polycarbonate (PC) is investigated, utilizing 200 µm microchannels produced at the needle tips with a 355 nm laser. Laser exposure results in improved surface roughness and wetting that are dependent on the material. The highest roughness was observed in PLA HMNs, which achieved an absorption rate of 0.02 mg/min per needle at an insertion force of 1.4 N per needle. On the other hand, PMMA and PC HMNs demonstrated absorption rates of 0.01 mg/min per needle at insertion forces of 1.9 and 2.3 N per needle, respectively. To ensure that material- and surface-driven properties are consistently applied in clinical cases, a controlled applicator interface was integrated with a commercial spring applicator. This integration enhances the repeatability of insertion depth and minimizes user-dependent variability across multiple insertions. The results highlight the importance of laser-engineered surface properties in passive ISF extraction and provide a scalable approach for next-generation healthcare systems. This system integrates reliable, user-independent HMN deployment with passive sampling, enabling future real-time wearable monitoring applications.
Benzer Tezler
- Fabrication and evaluation of sulfonated poly(ether ether ketone) and fluoridated hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için sülfonatlı poli(eter eter keton) ve florürlü hidroksiapatit kompozit iskelelerin imalatı ve değerlendirilmesi
ATAOLLAH NOSRATINIA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİLEK KESKİN
PROF. DR. ZAFER EVİS
- Yara örtüsü olarak hazırlanan pektin esaslı ilaç dağıtım sistemlerine metal organik kafes yapıların (MOF) katkısı
Contribution of metal organic frameworks (MOFS) on pectin-based drug delivery systems prepared as wound dressing
GAMZE BAĞIMSIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
- Silisyum dioksit depozisyon sistemi
Silicon dioxide deposition system
BARBAROS ŞEKERKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. DURAN LEBLEBİCİ
- Development of a drug dose-adjustable transdermal microneedle system
İlaç dozu ayarlanabilir bir deri içi mikroiğne sisteminin geliştirilmesi
BUĞRA KAĞAN ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SONER ÇAKMAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ŞENTÜRK
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN