Nowy innowacyjny wstrzykiwacz, który może dostarczać leki do trudnych miejsc w ciele, został przetestowany na modelach zwierzęcych
Igły to najważniejsze narzędzie w lekarstwo ponieważ są niezbędne w dostarczaniu niezliczonych leków do naszego organizmu. Dzisiejsze strzykawki i wydrążone igły są używane od dziesięcioleci do pobierania płynów i krwi z naszego ciała i są ważne w wielu inwazyjnych delikatnych procedurach medycznych, takich jak dializa. Próba dotarcia do określonych tkanek za pomocą konwencjonalnej igły strzykawki jest trudnym zadaniem i jest ograniczona umiejętnościami i precyzją personelu medycznego, ponieważ proces ten jest głównie kierowany przez jego własne poczucie nacisku i dotyku, ponieważ tkanka każdego pacjenta jest inna . Chociaż rzadko zgłaszano urazy lub infekcje, czasami szczepionka przeciw grypie może powodować silny ból i uszkodzenie mięśni. Żaden nowy projekt nie został wprowadzony do standardowych igieł, zwłaszcza w odniesieniu do ich dokładności.
Tradycyjne igły są trudne i ryzykowne w podawaniu leków w delikatne obszary naszego ciała, na przykład w przestrzeń z tyłu oka. Przestrzeń nadnaczyniówkowa (SCS), zlokalizowana pomiędzy twardówką a naczyniówką w tylnej części oka, jest bardzo trudnym miejscem do namierzenia przy użyciu konwencjonalnej igły, głównie dlatego, że igła musi być bardzo precyzyjna i musi się zatrzymać po przejściu przez twardówkę, której grubość jest mniejsza niż 1 mm – aby uniknąć uszkodzenia siatkówki. Region ten jest uważany za ważny dla dostaw wielu leków. Każde uchybienie może spowodować poważną infekcję, a nawet ślepotę. Inne wymagające obszary to przestrzeń otrzewnowa w jamie brzusznej oraz tkanki pomiędzy skórą i mięśniami, a także przestrzeń nadtwardówkowa wokół rdzeń kręgowy gdzie znieczulenie zewnątrzoponowe jest podawane podczas porodu pochwowego.
Nowa igła czuła na nacisk
W badaniu opublikowanym w Charakterystyka inżynierii biomedycznej naukowcy z Brigham and Women's Hospital w USA zaprojektowali nowatorski inteligentny i wysoce precyzyjny wtrysk do celowania w tkanki – zwany I2T2 (inteligentny wstrzykiwacz do celowania w tkankę). Ich celem było ulepszenie celowania w tkankę przy jednoczesnym zachowaniu schludnego, prostego i praktycznego projektu. ten I2T2 Urządzenie zostało stworzone przy użyciu standardowej igły podskórnej i innych części sprzedawanych na rynku strzykawek i funkcjonalnie I2T2 polega na drobnych modyfikacjach tradycyjnego układu strzykawka-igła. Jest to przesuwająca się igła, która może penetrować zewnętrzną warstwę tkanki, a następnie może automatycznie zatrzymać się na styku dwóch warstw tkanki i uwolnić zawartość strzykawki do obszaru docelowego, gdy użytkownik naciska tłok strzykawki.
I2T2 składa się z popychającego tłoka, tłoka igłowego, mechanicznego ogranicznika, płynu i ruchomej igły. Igła osadzona jest na tłoku igłowym, który stanowi przesuwną podporę umożliwiającą precyzyjny ruch wzdłuż osi cylindra strzykawki. Najpierw końcówkę igły wprowadza się w tkankę płytko, ale na tyle, aby uniknąć przepływu płynu przez igłę. Ten etap nosi nazwę „wstępnego wstawiania”. Cylinder strzykawki zapobiega niepożądanej penetracji, a mechaniczna blokada tłoka igły zapobiega niepożądanemu ruchowi igły do tyłu. Podczas drugiego etapu, zwanego „penetracją tkanki”, płyn wewnętrzny zostaje sprężony przez naciśnięcie tłoka. Siły napędowe działające na igłę (umożliwiające ruch igły do przodu) pokonują siły przeciwstawne (umożliwiające ruch igły) i wprowadzają igłę głębiej w tkankę, podczas gdy cylinder strzykawki pozostaje nieruchomy. Siły te odgrywają kluczową rolę w kontrolowaniu ruchu igły, a także w jej automatycznym zatrzymaniu. Gdy końcówka igły wejdzie w pożądaną przestrzeń docelową, płyn zaczyna wypływać tak, aby zmniejszyć ciśnienie wewnętrzne, które następnie obniży siłę napędową poniżej siły przeciwnej, a to z kolei zatrzyma igłę na granicy wnęki. Podczas tego trzeciego etapu, zwanego „dostarczaniem docelowym”, płyn ze strzykawki jest dostarczany do wnęki z mniejszym oporem, gdy użytkownik popycha tłok jednym ciągłym ruchem. Pozycja igły jest teraz ustalona na styku tkanki z jamą. Ponieważ każda tkanka biologiczna w naszym ciele ma inną gęstość, zintegrowany czujnik w tym inteligentnym wstrzykiwaczu wykrywa utratę oporu podczas poruszania się przez bardziej miękką tkankę lub jamę, a następnie automatycznie zatrzymuje ruch, gdy końcówka igły wbije się w tkankę, oferując mniejszy opór.
I2T2 został przetestowany w ekstrakcji tkanka próbki i trzy modele zwierzęce, w tym owce, w celu oceny dokładności dostarczania do przestrzeni nadnaczyniówkowej, nadtwardówkowej i otrzewnowej. Wstrzyknięcie automatycznie wykrywa wszelkie zmiany oporności, aby bezpiecznie i dokładnie podawać lek w badaniach przedklinicznych. Wstrzykiwacz podejmuje natychmiastową decyzję, pozwalając na lepsze ukierunkowanie na tkankę i minimalne przestrzelenie w dowolne niepożądane miejsce za tkanką docelową, które może spowodować obrażenia. Badanie ma zostać rozszerzone na badania przedkliniczne na ludziach, a następnie na próby w ciągu najbliższych 2-3 lat, aby ocenić użyteczność i bezpieczeństwo wstrzykiwacza.
I2T2 zachowuje równoważną prostotę i opłacalność standardowych igieł do strzykawek. Główną zaletą wstrzykiwacza I2T2 jest to, że charakteryzuje się większą precyzją i nie polega na umiejętnościach obsługi, ponieważ wstrzykiwacz może wyczuć utratę oporu w momencie natrafienia na bardziej miękką tkankę lub ubytek, a następnie przestaje wysuwać igłę i zaczyna dostarczać swój ładunek środka terapeutycznego w przestrzeń docelową. Tłok strzykawki jest prostym systemem mechanicznym i nie wymaga dodatkowej elektroniki. Technologia wstrzykiwacza I2T2 to nowa platforma umożliwiająca lepsze ukierunkowanie tkanek w różnych i trudnych miejscach w ciele. Igła jest prosta i łatwa w produkcji przy niskich kosztach. Do jego obsługi nie była wymagana żadna dodatkowa technika ani szkolenie. Tak wszechstronna, czuła, opłacalna i przyjazna dla użytkownika technologia może być obiecująca w wielu zastosowaniach klinicznych.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Chitnis GD i in. 2019. Mechaniczny wstrzykiwacz z czujnikiem oporu do precyzyjnego dostarczania płynów do tkanki docelowej. Inżynieria biomedyczna przyrody. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2
