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चमड़े के नीचे इंजेक्शन प्रणाली अनिवार्य रूप से एक माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण है जो अद्वितीय परिवहन कानूनों का पालन करती है। रेनॉल्ड्स संख्या रे <100 के साथ एक लामिना प्रवाह स्थिति में, दवा समाधान का प्रवाह चिपचिपा बलों पर हावी होता है। संशोधित हेगन - पॉइज़ुइल समीकरण के अनुसार, सुई ट्यूब के माध्यम से वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर Q Q=πΔP (D⁴ - d⁴) / (128μL) द्वारा दी जाती है, जहां D आंतरिक व्यास है और d सुई कोर का व्यास है (यदि कोई हो), और μ गतिशील चिपचिपाहट है। मानक थ्रस्ट के तहत आमतौर पर उपयोग की जाने वाली 27G सुई (आंतरिक व्यास 0.21 मिमी) के लिए, जलीय घोल की प्रवाह दर लगभग 0.15 ml/s है, जबकि 50 cP की चिपचिपाहट वाले निलंबन की प्रवाह दर 0.03 ml/s तक गिर जाती है। इस बिंदु पर, उचित इंजेक्शन समय बनाए रखने के लिए 22G सुई (आंतरिक व्यास 0.41 मिमी) का उपयोग करने की आवश्यकता होती है।

सूक्ष्म -स्केल प्रवाह में सतह तनाव प्रभाव को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। सिरिंज के अंदर बनी घुमावदार तरल सतह एक अतिरिक्त दबाव ΔP=2 cosθ/r उत्पन्न करती है, जहां सतह तनाव गुणांक (पानी के लिए 72 mN/m) है, θ संपर्क कोण है, और r ट्यूब का आंतरिक त्रिज्या है। जब आर=0.1 मिमी, यह दबाव 1.4 केपीए तक पहुंच सकता है, जो 10 सेमी पानी के स्तंभ के बराबर है। हाइड्रोफिलिक कोटिंग्स (30{13}}40 डिग्री के संपर्क कोण के साथ) इस प्रतिरोध को 20% तक कम कर सकती हैं, लेकिन प्रोटीन सोखना बढ़ा सकती हैं। नव विकसित बायोमिमेटिक सुपर-चिकनी सतह, सूक्ष्म-नैनो संरचनाओं के माध्यम से चिकनाई वाली तरल परत को लॉक करके, 0 डिग्री के करीब संपर्क कोण के साथ लगभग घर्षण रहित प्रवाह प्राप्त कर सकती है।

सुई टिप जेट प्रवाह की गतिशीलता पर शोध से संकेत मिलता है कि तरल दवा सुई टिप छोड़ने के बाद, यह तीन विशिष्ट प्रवाह अवस्थाएं बनाती है: निरंतर जेट (हम > 100), बूंद प्रवाह (4 < हम < 100), और परमाणु प्रवाह (हम <4)। वेबर संख्या We=ρv²d/ जड़त्व बल और सतह तनाव के अनुपात को दर्शाता है। इंसुलिन इंजेक्शन के लिए इष्टतम स्थिति We=20 - 40 के साथ बूंद का प्रवाह है, जिस पर बूंद का व्यास लगभग 0.5 - 0.8 मिमी होता है, जो ऊतक में एक आदर्श जमाव क्षेत्र बनाता है। कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता सिमुलेशन से पता चलता है कि पांच {{10} ढलान सुई टिप द्वारा उत्पन्न तरल प्रवाह का प्रसार कोण 8 - 12 डिग्री है, जबकि पारंपरिक ढलान सुई टिप 15 - 20 डिग्री है, जो दर्शाता है कि नया डिजाइन तरल दवा की वितरण सीमा को 40% तक कम कर सकता है।

संग्रह के दौरान रक्त के गैर-न्यूटोनियन गुणों के लिए विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है। रक्त कम कतरनी दरों पर कतरनी पतलेपन का व्यवहार प्रदर्शित करता है, जिसमें स्पष्ट चिपचिपाहट आराम के समय 4{16}}5 सीपी से घटकर 100 एस⁻¹ की कतरनी दर पर 3-3.5 सीपी तक हो जाती है। वैक्यूम रक्त संग्रह प्रणालियों के डिज़ाइन को सटीक रूप से मिलान करने की आवश्यकता है: 45% हेमटोक्रिट वाले रक्त के लिए, 21जी सुई और -40 केपीए नकारात्मक दबाव पर, कतरनी दर लगभग 3000 s⁻¹ है। इस बिंदु पर, रक्त लगभग एक न्यूटोनियन तरल पदार्थ है (3.2 सीपी की चिपचिपाहट के साथ), और प्रवाह दर 40 मिलीलीटर/मिनट तक पहुंच सकती है। यदि 25G महीन सुई का उपयोग किया जाता है, तो उसी नकारात्मक दबाव पर कतरनी दर 12000 s⁻¹ तक बढ़ जाती है, जो कतरनी-प्रेरित प्लेटलेट सक्रियण को ट्रिगर कर सकती है।

स्थिरता के लिए औषधि की संकीर्ण अंतःक्रिया महत्वपूर्ण है। प्रोटीन आधारित दवाएं लैंगमुइर इज़ोटेर्म का पालन करते हुए धातु की सतहों का पालन करती हैं। इंसुलिन के लिए 316L स्टेनलेस स्टील की अधिकतम सोखने की क्षमता लगभग 0.8 ug/cm² है। एक सिलिकॉन कोटिंग सोखना को 0.2 ug/cm² तक कम कर सकती है, लेकिन यह सिलिकॉन तेल की बूंदें ({8}} μm के व्यास के साथ) छोड़ सकती है, जिससे प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया शुरू हो सकती है। नव विकसित सहसंयोजक बंधित पॉलीथीन ग्लाइकोल (पीईजी) कोटिंग सुई ट्यूब की भीतरी दीवार पर सल्फर-गोल्ड बॉन्डिंग द्वारा 2 - 3 एनएम आणविक ब्रश बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रोटीन सोखने की क्षमता 0.05 ug/cm² से कम होती है और कोई भी रिसाव योग्य पदार्थ नहीं होता है।

कुछ दवाओं के लिए अशांति नियंत्रण महत्वपूर्ण है। जब कतरनी दर 10,000 s⁻¹ से अधिक हो तो मोनोक्लोनल एंटीबॉडी जैसी बड़ी अणु दवाओं में गठन संबंधी परिवर्तन हो सकते हैं। नई लामिना सुई लुमेन में सर्पिल गाइड प्लेटों को शामिल करती है, जो प्रवाह ऊर्जा को घूर्णी गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करती है, जिससे कतरनी दर 5,000 s⁻¹ से नीचे रहती है। पशु प्रयोगों से पता चला है कि ट्रैस्टुज़ुमैब को पारंपरिक सुई के माध्यम से इंजेक्ट करने के बाद, एंटीजन बाइंडिंग गतिविधि 8% कम हो गई, जबकि लेमिनर सुई के माध्यम से इंजेक्ट करने पर यह केवल 2% कम हो गई। यह डिज़ाइन गुहिकायन घटना को भी कम करता है और माइक्रोबबल्स की पीढ़ी को पारंपरिक 0.3 मिली/मिनट से घटाकर 0.05 मिली/मिनट कर देता है।