En ny innovativ injektor som kan levere medisiner til vanskelige steder i kroppen har blitt testet i dyremodeller
Nåler er det viktigste verktøyet i medisin da de er uunnværlige for å levere utallige medisiner i kroppen vår. Dagens sprøyter og hule nåler har blitt brukt i flere tiår for å trekke ut væsker og blod fra kroppen vår og er viktige for mange invasive delikate medisinske prosedyrer som dialyse. Å prøve å målrette mot spesifikt vev ved å bruke en konvensjonell kanyle på en sprøyte er en utfordrende oppgave og begrenses av dyktighet og presisjonsnivåer hos det medisinske personellet, da denne prosessen for det meste styres av deres egen følelse av trykk og berøring siden hver pasients vev føles annerledes. . Selv om skader eller infeksjoner sjelden har blitt rapportert, kan noen ganger influensasprøyte forårsake ekstrem smerte og muskelskade. Ingen ny design har blitt innlemmet i standardnåler, spesielt med tanke på nøyaktigheten.
Tradisjonelle nåler er vanskelige og risikabelt å administrere medisiner til ømfintlige områder av kroppen vår, for eksempel rommet på baksiden av øyet. Det suprakoroidale rommet (SCS) plassert mellom sklera og årehinne bak i øyet er et svært vanskelig sted å målrette med en konvensjonell nål, hovedsakelig fordi nålen må være veldig presis og den må stoppe etter at den har gått gjennom skleraen – hvis tykkelsen er mindre enn 1 mm – for å unngå skade på netthinnen. Denne regionen anses som viktig for levering av mange medisiner. Enhver forfall kan forårsake en alvorlig infeksjon eller til og med blindhet. Andre utfordrende områder er peritonealrom i mage og vev mellom hud og muskler og epiduralrom rundt ryggmarg hvor epidural anestesi gis under vaginal fødsel.
En ny trykkfølsom nål
I en studie publisert i Naturbiomedisinsk ingeniørfag forskere fra Brigham and Women's Hospital, USA har designet en ny intelligent og svært presis injeksjon for målretting av vev – kalt I2T2 (intelligent-injektor for vevsmålretting). De hadde som mål å forbedre vevsmålretting samtidig som designet holdt seg pent, enkelt og praktisk. De I2T2 enheten ble opprettet ved bruk av standard kanyle og andre deler av kommersielt solgte sprøyter og funksjonelt består I2T2 av små modifikasjoner til det tradisjonelle sprøytenålssystemet. Det er en glidende nål som kan trenge inn i det ytre laget av vev, deretter kan den automatisk stoppe ved grensesnittet mellom to vevslag og frigjøre sprøyteinnholdet i målområdet når brukeren skyver sprøytestempelet.
I2T2 består av et skyvestempel, et nålestempel, en mekanisk stopp, væske og en bevegelig nål. Nålen er montert på nålestemplet som er en glidende støtte som tillater presis bevegelse langs aksen til sprøytehylsen. Først settes nålespissen inn i vevet på grunn dybde, men akkurat tilstrekkelig til å unngå strøm av væske gjennom nålen. Dette stadiet kalles 'pre-innsetting'. Sprøytehylsen forhindrer uberettiget penetrering, og den mekaniske låsen av kanylestempelet forhindrer uønsket bakoverbevegelse av nålen. I løpet av det andre stadiet kalt 'vevspenetrering', blir intern væske satt under trykk ved å skyve stempelet. Drivkreftene som virker på nålen (som muliggjør fremadgående bevegelse av nålen) overvinner de motsatte kreftene (som motsetter nålens bevegelse) og fører nålen dypere inn i vevet mens sprøytehylsen forblir ubevegelig. Disse kreftene spiller en avgjørende rolle i å kontrollere nålens bevegelse og også dens automatiske stopp. Når nålespissen kommer inn i det ønskede målrommet, begynner væske å komme ut for å redusere det indre trykket som da vil senke drivkraften under enn motsatt kraft, og dette vil deretter stoppe nålen ved hulrommets grensesnitt. I løpet av dette tredje stadiet kalt 'målrettet levering' blir sprøytevæsken levert inn i hulrommet med lavere motstand når brukeren skyver stemplet i en enkelt kontinuerlig bevegelse. Nålens posisjon er nå festet ved grensesnittet mellom vev og hulrom. Siden hvert biologisk vev i kroppen vår har en forskjellig tetthet, registrerer en integrert sensor i denne intelligente injektoren tap av motstand når den beveger seg gjennom mykere vev eller et hulrom, og stopper deretter automatisk bevegelsen når nålespissen penetrerer vev som gir lavere motstand.
I2T2 ble testet i ekstrahert vev prøver og tre dyremodeller inkludert sauer for å evaluere leveringsnøyaktigheten i suprakoroidale, epidurale og peritoneale områder. Injeksjonen oppdager automatisk eventuelle endringer i resistens for å levere medisiner trygt og nøyaktig i prekliniske tester. Injektoren bestemmer seg umiddelbart, noe som muliggjør forbedret vevsmålretting og minimal overskyting til ethvert uønsket sted forbi målvevet som kan forårsake skade. Studien skal utvides til human preklinisk testing og deretter til studier i løpet av de neste 2-3 årene for å evaluere injektorens nytte og sikkerhet.
I2T2 bevarer tilsvarende enkelhet og kostnadseffektivitet som standard sprøytenåler. Den største fordelen med I2T2-injektor er at den viser høyere presisjonsnivå og den er ikke avhengig av ferdighetene til driftspersonellet, da injektoren kan føle tap av motstand når den møter et mykere vev eller et hulrom og deretter stopper den å føre nålen og begynner å levere sin last av terapeutisk middel inn i målområdet. Sprøytens stempelanordning er et enkelt mekanisk system og krever ikke ekstra elektronikk. I2T2-injektorteknologien er en ny plattform for å oppnå bedre vevsmålretting på forskjellige og vanskelige steder i kroppen. Nålen er enkel og lett å produsere med lave kostnader. Ingen ekstra teknikk eller trening var nødvendig for å betjene den. En slik allsidig, sensitiv, kostnadseffektiv og brukervennlig teknologi kan være lovende for flere kliniske bruksområder.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Chitnis GD et al. 2019. En motstandsfølende mekanisk injektor for presis levering av væsker til målvev. Natur Biomedisinsk ingeniørfag. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2
