Unorthodox mechanical microsystems for drug delivery
Tid: Fr 2025-12-19 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Elektro- och systemteknik Medicinsk teknologi
Respondent: Theocharis N. Iordanidis , Mikro- och nanosystemteknik
Opponent: Professor Roger Narayan, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA
Handledare: Professor Niclas Roxhed, Mikro- och nanosystemteknik; Professor Göran Stemme, Mikro- och nanosystemteknik
QC 20251107
Abstract
Mikroelektromekaniska system (MEMS) erbjuder nya effektiva lösningar för läkemedelstillförsel där biologiska barriärer hindrar den kliniska potentialen hos avancerade terapier. Denna avhandling visar hur oortodoxa tillämpningar av mikrofabrikationstekniker kan skapa nya plattformar för att överkomma läkemedelstillförsel utmaningar och förbättra tillförsel av potenta och ömtåliga biologiska läkemedel.
Den första delen av detta arbete fokuserar på implanterbara system. Ett ultraljudsaktiverat mikroimplantat presenteras som utnyttjar mekanisk resonans, inte för avkänning, utan för selektiv, on-demand destruktion av reservoarmembran. Detta möjliggör fjärrstyrd läkemedelsfrisättning utan någon inbyggd strömförsörjning eller elektronik. Baserat på samma teknik har en miniatyriserad ultraljudsenergiuppsamlare utvecklats. Den integrerar ett högpresterande, bulk-piezoelektriskt material (PZT-5H) via en ny lågtemperaturbindningsprocess, vilket skapar en robust strömkälla för framtida aktiva implantat.
Den andra delen utav arbetet utforskar tvåfotonpolymerisation (2PP) för att tillverka komplexa 3D-mikrostrukturer för icke-invasiv läkemedelstillförsel. Först introduceras rullande ultraminiatyriserade mikronålssfärer (RUMS). Till skillnad från traditionella platta mikronålsplåster är dessa 3D-partiklar suspenderade i topiska formuleringar för att skonsamt och upprepat bryta hudens hornlager, vilket möjliggör effektiv leverans av biologiska läkemedel genom huden av. Vidare har ett mikrovirvelmunstycke, en design som vanligtvis återfinns i förbränningsmotorer eller i jordbrukstillämpningar, utvecklats för att aerosolisera ömtåliga biologiska läkemedel. Geometrin hos munstycket genererar en fin dimma som är lämplig för djup lungadministrering genom en lågskjuvningsmekanism. Detta bevarar integriteten hos läkemedel med känsliga laster såsom lipid nanopartikel (LNP)-inkapslat mRNA.
Sammantaget visar detta arbete användbara och mångsidiga tillvägagångssätt inom medicinsk teknik, där precis kontroll av mikroskalig geometri och fysik utnyttjas för att lösa svåra utmaningar inom läkemedelstillförsel.