Nature‐Inspired Directional Microneedle Structures for Reversible Gripping on Skin and Fibrous Materials

材料科学 仿生材料 纳米技术 仿生学 复合材料 智能材料 生物医学工程 高分子科学 工程类
作者
Melika Farzam,Mohamadreza Beitollahpoor,Noshir S. Pesika
出处
期刊:Advanced Engineering Materials [Wiley]
卷期号:26 (8) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adem.202400149
摘要

Plants such as Galium aparine show directional gripping to various surfaces because of their microscale hook structures. A bio‐inspired artificial version of microhooks holds potential as a bidirectional, reversible, and reusable dry adhesive for soft, wet, or fibrous substrates such as skin or textiles. However, current methods for fabricating 3D structures are often costly, time‐consuming, or require precise alignment steps. Herein, a facile, cost‐effective, scalable, and unconventional microfabrication technique is proposed using tilted photolithography on a rotary stage and shear molding to fabricate a soft polydimethylsiloxane polymer mold containing the inverse replica of directional microneedle structures. To demonstrate the proof‐of‐concept, polyurethane is then added to the mold to obtain directional microneedles, referred to as microhooks. Friction force measurements using a nanotribometer show anisotropic performance (strong attachment in one direction and easy detachment in the opposite direction over multiple cycles) similar to the natural microhooks. Tribological characterization of the microhooks shows a gripping force 2.25 times greater than the sliding force. The fabricated microhook structures also provide an adhesion force of ≈0.62 N cm −2 to artificial skin. This biomimetic approach promises precise adhesion control and material versatility for attaching wearable devices and patches to the skin in biomedical applications.
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