Ein Microneedle-Patch-Tattoo wird auf die Haut gedrückt. Bildnachweis: Georgia Tech
Wissenschaftler entwickeln schmerzlose Tattoos, die selbst verabreicht werden können
Stellen Sie sich vor, Sie würden sich schmerzlos von einem Hautpflaster tätowieren lassen, das mikroskopisch kleine Nadeln enthält, anstatt stundenlang auf einem Tattoo-Stuhl zu sitzen und schmerzhafte Stiche zu ertragen. Forscher des Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) haben kostengünstige, schmerzfreie und unblutige Tätowierungen entwickelt, die selbst verabreicht werden können. Sie haben viele Anwendungen, von medizinischen Warnungen über die Verfolgung kastrierter Tiere bis hin zu Kosmetika.
„Wir haben die Nadel so miniaturisiert, dass sie schmerzfrei ist, aber dennoch Tattoofarbe effektiv in die Haut einbringt“, sagte Mark Prausnitz, Hauptforscher der Studie. „Dies könnte nicht nur eine Möglichkeit sein, medizinische Tätowierungen zugänglicher zu machen, sondern aufgrund der einfachen Verabreichung auch neue Möglichkeiten für kosmetische Tätowierungen zu schaffen.“
Prausnitz stellte die Forschung in der Zeitschrift vor iWissenschaft am 14. September mit Co-Autor Song Li, einem ehemaligen Postdoktoranden der Georgia Tech. Prausnitz ist Regents’ Professor und J. Erskine Love Jr. Chair an der School of Chemical and Biomolecular Engineering.
Tätowierungen werden in der Medizin für verschiedene Zwecke verwendet. Dazu gehören das Abdecken von Narben, das Führen wiederholter Krebsbestrahlungsbehandlungen oder das Wiederherstellen von Brustwarzen nach einer Brustoperation. Anstelle von Armbändern können Tattoos auch als medizinische Warnungen verwendet werden, um schwerwiegende Erkrankungen wie Epilepsie, Diabetes oder Allergien mitzuteilen.
Eine vergrößerte Ansicht eines Mikronadelpflasters mit grüner Tätowierfarbe. Bildnachweis: Georgia Tech
Es sind bereits verschiedene Kosmetikprodukte mit Mikronadeln auf dem Markt – meist für Anti-Aging. Die Entwicklung der Mikronadeltechnologie für Tätowierungen ist jedoch neu. Prausnitz ist ein Urgestein auf diesem Gebiet. Er untersucht seit Jahren Mikronadelpflaster, um Medikamente und Impfstoffe schmerzfrei auf die Haut zu verabreichen, ohne dass Injektionsnadeln erforderlich sind.
„Wir haben dies als Gelegenheit gesehen, unsere Arbeit an der Mikronadeltechnologie zu nutzen, um Tätowierungen zugänglicher zu machen“, sagte Prausnitz. „Während einige Menschen bereit sind, die Schmerzen und die Zeit zu akzeptieren, die für ein Tattoo erforderlich sind, dachten wir, andere würden vielleicht ein Tattoo bevorzugen, das einfach auf die Haut gedrückt wird und nicht schmerzt.“
Transformation des Tätowierens
Tätowierungen verwenden im Allgemeinen große Nadeln, um wiederholt in die Haut einzustechen, um ein gutes Bild zu erhalten. Es ist ein zeitraubender und schmerzhafter Prozess. Das Team von Georgia Tech hat Mikronadeln entwickelt, die kleiner als ein Sandkorn sind und aus Tätowierfarbe bestehen, die in einer auflösbaren Matrix eingeschlossen ist.
„Da die Mikronadeln aus Tätowierfarbe bestehen, bringen sie die Tinte sehr effizient in der Haut an“, sagte Li, der Hauptautor der Studie.
Auf diese Weise können die Mikronadeln nur einmal in die Haut gedrückt werden und sich dann auflösen. Sie lassen die Tinte nach wenigen Minuten in der Haut, ohne zu bluten.
Tätowiertechnik
Obwohl die meisten Mikronadel-Pflaster für Pharmazeutika oder Kosmetik Dutzende oder Hunderte von Mikronadeln haben, die in einem Quadrat oder Kreis angeordnet sind, drucken Mikronadel-Pflaster-Tattoos ein Design, das Buchstaben, Zahlen, Symbole und Bilder enthalten kann. Durch die Anordnung der Mikronadeln in einem bestimmten Muster wirkt jede Mikronadel wie ein Pixel, um ein Tattoo-Bild in jeder Form oder jedem Muster zu erzeugen.
Die Forscher beginnen mit einer Form, die Mikronadeln in einem Muster enthält, das ein Bild erzeugt. Sie füllen die Mikronadeln in der Form mit Tätowierfarbe und fügen eine Patch-Rückseite für eine bequeme Handhabung hinzu. Das resultierende Pflaster wird dann für einige Minuten auf die Haut aufgetragen, während dieser Zeit lösen sich die Mikronadeln auf und geben die Tätowierfarbe frei. In die Mikronadeln können Tätowierfarben verschiedener Farben eingearbeitet werden, darunter auch Schwarzlichttinte, die nur sichtbar ist, wenn sie mit ultraviolettem Licht beleuchtet wird.
Ein Mikronadel-Patch-Tattoo wird vom Erfinder Mark Prausnitz gehalten. Bildnachweis: Georgia Tech
Das Labor von Prausnitz erforscht seit Jahren Mikronadeln für die Verabreichung von Impfstoffen und erkannte, dass sie gleichermaßen für Tätowierungen anwendbar sein könnten. Mit Unterstützung der Allianz für Verhütung bei Katzen und Hunden begann das Team von Prausnitz mit der Arbeit an Tätowierungen, um kastrierte und kastrierte Haustiere zu identifizieren, erkannte dann aber, dass die Technologie auch für Menschen wirksam sein könnte.
Die Tattoos wurden auch im Hinblick auf die Privatsphäre entworfen. Die Entwickler haben sogar Patches entwickelt, die auf Umweltfaktoren wie Licht oder Temperaturänderungen reagieren, wo das Tattoo nur bei ultraviolettem Licht oder höheren Temperaturen erscheint. Dies bietet den Patienten Privatsphäre und zeigt das Tattoo nur auf Wunsch.
Die Studie zeigte, dass die Tätowierungen mindestens ein Jahr halten können und wahrscheinlich dauerhaft sind. Dies macht sie auch zu praktikablen kosmetischen Optionen für Menschen, die ein ästhetisches Tattoo ohne das Infektionsrisiko oder die mit traditionellen Tattoos verbundenen Schmerzen wünschen. Microneedle-Tattoos könnten alternativ mit temporärer Tätowierfarbe beladen werden, um kurzfristigen Bedarf in Medizin und Kosmetik zu decken.
Microneedle-Patch-Tattoos können auch verwendet werden, um Informationen in der Haut von Tieren zu kodieren. Anstatt das Ohr abzuschneiden oder eine Ohrmarke an Tieren anzubringen, um den Sterilisationsstatus anzuzeigen, kann stattdessen ein schmerzloses und diskretes Tattoo angebracht werden.
„Das Ziel ist nicht, alle Tätowierungen zu ersetzen, die oft von Tätowierern geschaffene Schönheitswerke sind“, sagte Prausnitz. „Unser Ziel ist es, neue Möglichkeiten für Patienten, Haustiere und Menschen zu schaffen, die sich ein schmerzfreies Tattoo wünschen, das sich leicht verabreichen lässt.“
Referenz: „Microneedle Patch Tattoos“ von Song Li, Youngeun Kim, Jeong Woo Lee und Mark R. Prausnitz, 14. September 2022, iWissenschaft.
DOI: 10.1016/j.isci.2022.105014
Prausnitz hat ein Unternehmen namens Micron Biomedical mitgegründet, das die Mikronadelpflaster-Technologie entwickelt, sie weiter in klinische Studien bringt, sie kommerzialisiert und schließlich Patienten zur Verfügung stellt.
Prausnitz und mehrere andere Georgia Tech-Forscher sind Erfinder der Mikronadel-Patch-Technologie, die in dieser Studie verwendet wird, und haben Eigentumsanteile an Micron Biomedical. Sie haben Anspruch auf Lizenzgebühren aus zukünftigen Verkäufen von Micron Biomedical-Produkten im Zusammenhang mit der Forschung. Diese potenziellen Interessenkonflikte wurden offengelegt und werden vom Georgia Institute of Technology überwacht.