3D-printed electrochemically structured microdevices for controlled drug delivery

Microrobotics is in continuous development, and there are various field of application that are suitable for this kind of technology. One possibility is to produce robots in the dimensional range of micrometers which can be exploited in the biomedical field, for instance to perform targeted delivery of drugs into human body. These devices can be magnetically actuated in order to be moved and controlled wirelessly from the outside of the body; therefore it is necessary to cover them with a hard magnetic material, such as an electrodeposited metal alloy. Moreover, to ensure a high surface area to enhance drug releasing hydrogel loading, a microstructured layer can be exploited, using an innovative technique known as hydrogen bubble templating. Morevore, these microrobots can be 3D-printed, to have a particular shape that further enhances drug delivery performances. The aim of this work is to create a 3D-printed microdevice, covered by electrodeposition with a hard magnetic alloy like CoPtP alloy that allows a permanent magnetization and thus the control using an external magnetic field. Moreover, a subsequent deposition of a copper microstructure is exploited to have a high specific area and to load a polymeric hydrogel containing a model molecule for drug release. These microdevices are finally used to carry out drug release tests and to study the release kinetics.

La microrobotica è una tecnologia in continuo sviluppo, e può trovare applicazione in numerosi campi. Uno di questi è l'ambito biomedico, per cui possono essere prodotti dispositivi di dimensioni nell'ordine del micrometro che possono essere sfruttati per il rilascio mirato di farmaci all'interno del corpo umano. Tali dispositivi possono essere attuati magenticamente, in modo da poter controllare il loro movimento tramite un campo magnetico esterno; \`e quindi necessario ricoprire il robot con una lega magnetica hard, ad esempio una lega metallica elettrodeposta. Oltre a questo, per assicurare un'elevata area specifica in modo da aumentare il caricamento di un idrogel per il rilascio di farmaci, è possibile sfruttare la deposizione di uno strato metallico microstrutturato, usando una tecnica innovativa nota come \textit{hydrogan bubble templating}. Inoltre, questi microrobots possono essere stampati in 3D, cos\`i da creare una forma particolare che migliori ulteriormente le performance di rilascio del farmaco. Lo scopo di questo lavoro \`e creare un microdispositivo stampato in 3D, da ricoprire tramite elettrodeposizione con una lega magnetica hard di CoPtP che permetta una magnetizzazione permanente e quindi un controllo esterno tramite campi elettromagnetici. Una successiva elettrodeposizione di uno strato microstrutturato di rame consentir\'a di avere un'elevata area superficiale e quindi di caricare un idrogel di matrice polimerica contenente un modello di molecola per il rilascio di farmaci. Verranno poi condotti dei test di rilascio controllato in modo da studiare anche la cinetica.