간질액 (Interstitial fluid, ISF)은 세포 사이에 존재하는 액체로, 병리학적 또는 정상적인 상태의 지표가 될 수 있는 다양한 바이오마커를 포함하고 있다. 혈액과 비교했을 때 분리 후 처리가 필요 없고, 적은 양으로도 다양한 분석이 가능하며 응고되지 않기 때문에 진단 분야에서 많이 사용된다. ISF 를 추출하기 위해서는 얕은 최소 침습만 필요하기 때문에 조직 파괴와 통증이 최소화된 마이크로 니들이 주로 ISF 추출에 사용된다. 그러나 마이크로니들을 이용한 ISF 의 추출은 매우 적은 양으로 제한되어 있어 바이오마커 분석에는 충분하지 않다. 따라서 이러한 한계를 극복하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 메타크릴레이트 히알루론산 (methacrylated hyaluronic acid, MeHA) 및/또는 ...
간질액 (Interstitial fluid, ISF)은 세포 사이에 존재하는 액체로, 병리학적 또는 정상적인 상태의 지표가 될 수 있는 다양한 바이오마커를 포함하고 있다. 혈액과 비교했을 때 분리 후 처리가 필요 없고, 적은 양으로도 다양한 분석이 가능하며 응고되지 않기 때문에 진단 분야에서 많이 사용된다. ISF 를 추출하기 위해서는 얕은 최소 침습만 필요하기 때문에 조직 파괴와 통증이 최소화된 마이크로 니들이 주로 ISF 추출에 사용된다. 그러나 마이크로니들을 이용한 ISF 의 추출은 매우 적은 양으로 제한되어 있어 바이오마커 분석에는 충분하지 않다. 따라서 이러한 한계를 극복하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 메타크릴레이트 히알루론산 (methacrylated hyaluronic acid, MeHA) 및/또는 히알루론산 (hyaluronic acid, HA)으로 제조된 마이크로니들을 사용하고 초음파를 적용하여 ISF 추출을 개선하기 위한 마이크로 니들 시스템을 개발하는 것이다. 컴퓨터 보조 설계 (Computer-Aided Design; CAD) 프로그램으로 설계된 마이크로니들 마스터몰드는 스테레오리소그래피 (stereolithography; SLA) 3D 프린터로 제작되었다. 그 후, 원심력을 이용한 마이크로 몰딩 기술을 이용하여 하이드로겔 마이크로니들을 제조하였다. HA 는 methacrylic anhydride 에 의해 MeHA 로 기능화되었고 1H-NMR 로 분석되었다. MeHA의 메타크릴레이트 그룹은 광개시제와 자외선 조사에 의해 서로 가교되어 하이드로겔 마이크로니들을 생성하였다. ISF 추출을 위한 최적의 마이크로니들 시스템을 확립하기 위해 MeHA 와 HA/MeHA 혼합물로 제조된 하이드로겔 마이크로니들의 특성을 평가하였다. 마이크로니들의 기계적 강도는 피부 투과성을 입증하기 위해 텍스처 분석기에 의해 평가되었다. 또한, 특정 시간 동안 추출된 용액의 질량을 측정하여 팽윤 특성을 평가하였다. 인공 피부를 모방하기 위해 파라필름으로 덮은 아가로오스 겔은 마이크로니들과 함께 적용되는 초음파 기계를 통합하는 마이크로니들 시스템의 투과성-팽창성을 평가하기 위해 제작되었다. 초음파는 ISF 추출 중에 피부 모방 아가로오스 겔에 적용되어 추출되는 용액의 양을 더욱 증가시켰다. 결과적으로 HA MeHA 와 MeHA 마이크로니들 모두 충분한 피부 투과성과 ISF 추출 특성을 보였으며, HA MeHA 마이크로니들은 MeHA 마이크로니들보다 우수한 피부 투과도와 팽윤 능력을 보였다는 결론을 도출해낼 수 있었다. 또한 초음파를 피부에 적용한 마이크로 니들 시스템은 ISF 추출량을 이전에 비해 2 배로 향상시켰다. 따라서 초음파를 이용한 HA MeHA 마이크로니들 시스템은 기존의 침습적 시술에 비해 간단하고 비용 효율적이며 환자 친화적인 진단 시스템을 개발하는 데 기여할 것으로 기대된다.
간질액 (Interstitial fluid, ISF)은 세포 사이에 존재하는 액체로, 병리학적 또는 정상적인 상태의 지표가 될 수 있는 다양한 바이오마커를 포함하고 있다. 혈액과 비교했을 때 분리 후 처리가 필요 없고, 적은 양으로도 다양한 분석이 가능하며 응고되지 않기 때문에 진단 분야에서 많이 사용된다. ISF 를 추출하기 위해서는 얕은 최소 침습만 필요하기 때문에 조직 파괴와 통증이 최소화된 마이크로 니들이 주로 ISF 추출에 사용된다. 그러나 마이크로니들을 이용한 ISF 의 추출은 매우 적은 양으로 제한되어 있어 바이오마커 분석에는 충분하지 않다. 따라서 이러한 한계를 극복하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 메타크릴레이트 히알루론산 (methacrylated hyaluronic acid, MeHA) 및/또는 히알루론산 (hyaluronic acid, HA)으로 제조된 마이크로니들을 사용하고 초음파를 적용하여 ISF 추출을 개선하기 위한 마이크로 니들 시스템을 개발하는 것이다. 컴퓨터 보조 설계 (Computer-Aided Design; CAD) 프로그램으로 설계된 마이크로니들 마스터 몰드는 스테레오리소그래피 (stereolithography; SLA) 3D 프린터로 제작되었다. 그 후, 원심력을 이용한 마이크로 몰딩 기술을 이용하여 하이드로겔 마이크로니들을 제조하였다. HA 는 methacrylic anhydride 에 의해 MeHA 로 기능화되었고 1H-NMR 로 분석되었다. MeHA의 메타크릴레이트 그룹은 광개시제와 자외선 조사에 의해 서로 가교되어 하이드로겔 마이크로니들을 생성하였다. ISF 추출을 위한 최적의 마이크로니들 시스템을 확립하기 위해 MeHA 와 HA/MeHA 혼합물로 제조된 하이드로겔 마이크로니들의 특성을 평가하였다. 마이크로니들의 기계적 강도는 피부 투과성을 입증하기 위해 텍스처 분석기에 의해 평가되었다. 또한, 특정 시간 동안 추출된 용액의 질량을 측정하여 팽윤 특성을 평가하였다. 인공 피부를 모방하기 위해 파라필름으로 덮은 아가로오스 겔은 마이크로니들과 함께 적용되는 초음파 기계를 통합하는 마이크로니들 시스템의 투과성-팽창성을 평가하기 위해 제작되었다. 초음파는 ISF 추출 중에 피부 모방 아가로오스 겔에 적용되어 추출되는 용액의 양을 더욱 증가시켰다. 결과적으로 HA MeHA 와 MeHA 마이크로니들 모두 충분한 피부 투과성과 ISF 추출 특성을 보였으며, HA MeHA 마이크로니들은 MeHA 마이크로니들보다 우수한 피부 투과도와 팽윤 능력을 보였다는 결론을 도출해낼 수 있었다. 또한 초음파를 피부에 적용한 마이크로 니들 시스템은 ISF 추출량을 이전에 비해 2 배로 향상시켰다. 따라서 초음파를 이용한 HA MeHA 마이크로니들 시스템은 기존의 침습적 시술에 비해 간단하고 비용 효율적이며 환자 친화적인 진단 시스템을 개발하는 데 기여할 것으로 기대된다.
Interstitial fluid (ISF) is a fluid that exists between cells, and contains various biomarkers that can be an indicator of pathological or normal conditions. This is often used in the diagnostic field because it does not require a separated post-treatment when compared with blood, and it is possible...
Interstitial fluid (ISF) is a fluid that exists between cells, and contains various biomarkers that can be an indicator of pathological or normal conditions. This is often used in the diagnostic field because it does not require a separated post-treatment when compared with blood, and it is possible to analyze variously with a small amount and does not coagulate. In order to extract ISF, only a shallow minimally invasive is required, so microneedles with minimum tissue destruction and pain are mainly used for ISF extraction. However, the extraction of ISF using microneedles is limited to a very small amount, which is not sufficient for biomarker analysis. Therefore, various studies have been conducted to overcome these limitations. The purpose of this study is to develop a microneedle system to improve the extraction of ISF by employing a microneedle fabricated by methacrylated hyaluronic acid (MeHA) and/or hyaluronic acid (HA) and applying ultrasound. Microneedle master mold, designed with a computer-aided design (CAD) program, was fabricated by a stereolithography (SLA) 3D printer. Then, hydrogel microneedles were produced by a micro-molding technique based on centrifugal force. HA was functionalized by methacrylic anhydride to MeHA and analyzed by 1H-NMR. Methacrylate groups in MeHA were cross-linked to each other by photo-initiator and UV irradiation to produce a hydrogel microneedle. The characteristics of hydrogel microneedles prepared with MeHA and HA/MeHA mixture were evaluated to establish an optimal microneedle system for ISF extraction. The mechanical strength of the microneedles was assessed by a texture analyzer to demonstrate skin permeability. Furthermore, the swelling property was evaluated by measuring the extracted mass of the buffer during a specific time. An artificial skin, agarose gel covered with parafilm, was produced to assess the permeability-swellability of the microneedle system assisted by ultrasound. Ultrasound was applied to the skin during the ISF extraction to increase the volume further. As a result, both the HA MeHA and MeHA microneedles showed sufficient skin permeability and ISF extraction property. HA MeHA microneedles showed better skin permeability and swelling ability than MeHA microneedles. Moreover, the ultrasound applied microneedle system to the skin enhanced the ISF extraction volume to 2-fold compared to the previous. Therefore, the HA MeHA microneedle system assisted by ultrasound is promising to contribute to developing a simple, cost-effective and patient-friendly diagnostic system alternative to the conventional invasive procedure.
Interstitial fluid (ISF) is a fluid that exists between cells, and contains various biomarkers that can be an indicator of pathological or normal conditions. This is often used in the diagnostic field because it does not require a separated post-treatment when compared with blood, and it is possible to analyze variously with a small amount and does not coagulate. In order to extract ISF, only a shallow minimally invasive is required, so microneedles with minimum tissue destruction and pain are mainly used for ISF extraction. However, the extraction of ISF using microneedles is limited to a very small amount, which is not sufficient for biomarker analysis. Therefore, various studies have been conducted to overcome these limitations. The purpose of this study is to develop a microneedle system to improve the extraction of ISF by employing a microneedle fabricated by methacrylated hyaluronic acid (MeHA) and/or hyaluronic acid (HA) and applying ultrasound. Microneedle master mold, designed with a computer-aided design (CAD) program, was fabricated by a stereolithography (SLA) 3D printer. Then, hydrogel microneedles were produced by a micro-molding technique based on centrifugal force. HA was functionalized by methacrylic anhydride to MeHA and analyzed by 1H-NMR. Methacrylate groups in MeHA were cross-linked to each other by photo-initiator and UV irradiation to produce a hydrogel microneedle. The characteristics of hydrogel microneedles prepared with MeHA and HA/MeHA mixture were evaluated to establish an optimal microneedle system for ISF extraction. The mechanical strength of the microneedles was assessed by a texture analyzer to demonstrate skin permeability. Furthermore, the swelling property was evaluated by measuring the extracted mass of the buffer during a specific time. An artificial skin, agarose gel covered with parafilm, was produced to assess the permeability-swellability of the microneedle system assisted by ultrasound. Ultrasound was applied to the skin during the ISF extraction to increase the volume further. As a result, both the HA MeHA and MeHA microneedles showed sufficient skin permeability and ISF extraction property. HA MeHA microneedles showed better skin permeability and swelling ability than MeHA microneedles. Moreover, the ultrasound applied microneedle system to the skin enhanced the ISF extraction volume to 2-fold compared to the previous. Therefore, the HA MeHA microneedle system assisted by ultrasound is promising to contribute to developing a simple, cost-effective and patient-friendly diagnostic system alternative to the conventional invasive procedure.
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