En ny innovativ injektor som kan leverera mediciner till svåra platser i kroppen har testats i djurmodeller
Nålar är det viktigaste verktyget i läkemedel eftersom de är oumbärliga för att leverera otaliga mediciner inuti vår kropp. Dagens sprutor och ihåliga nålar har använts sedan årtionden för att extrahera vätskor och blod från vår kropp och är viktiga för många invasiva känsliga medicinska procedurer som dialys. Att försöka rikta in sig på specifika vävnader genom att använda en konventionell nål på en spruta är en utmanande uppgift och begränsas av den medicinska personalens skicklighet och precisionsnivåer eftersom denna process mestadels styrs av deras egen känsla av tryck och beröring eftersom varje patients vävnad känns annorlunda . Även om skador eller infektioner sällan har rapporterats, men ibland kan en influensaspruta orsaka extrem smärta och muskelskador. Ingen ny design har införlivats i standardnålar, särskilt när det gäller deras noggrannhet.
Traditionella nålar är svåra och riskfyllda att administrera medicin till känsliga delar av vår kropp, till exempel utrymmet på baksidan av vårt öga. Det suprakoroidala utrymmet (SCS) som ligger mellan sklera och åderhinna på baksidan av ögat är en mycket svår plats att rikta in sig på med en konventionell nål, främst för att nålen måste vara mycket exakt och den måste stanna efter att den har övergått genom skleran – vars tjockleken är mindre än 1 mm – för att undvika skador på näthinnan. Denna region anses viktig för leverans av många mediciner. Varje förfall kan orsaka en allvarlig infektion eller till och med blindhet. Andra utmanande områden är peritonealt utrymme i buken och vävnaden mellan hud och muskler och epiduralutrymme runt ryggrad där epiduralbedövning ges under vaginal förlossning.
En ny tryckkänslig nål
I en studie som publiceras i Naturbiomedicinsk teknik forskare från Brigham and Women's Hospital, USA har designat en ny intelligent och mycket exakt injektion för inriktning på vävnader – kallad I2T2 (intelligent injektor för vävnadsinriktning). De syftade till att förbättra vävnadsinriktning och samtidigt hålla designen snygg, enkel och praktisk. De I2T2 enheten skapades med hjälp av standard injektionsnål och andra delar av kommersiellt sålda sprutor och funktionellt består I2T2 av små modifieringar av det traditionella sprut-nålsystemet. Det är en glidnål som kan penetrera det yttre lagret av vävnad, sedan kan den automatiskt stanna vid gränsytan mellan två vävnadslager och släppa ut sprutans innehåll till målområdet när användaren trycker på sprutkolven.
I2T2 består av en tryckkolv, en nålkolv, ett mekaniskt stopp, vätska och en rörlig nål. Nålen är monterad på nålkolven som är ett glidstöd som tillåter exakt rörelse längs sprutcylinderns axel. Först förs nålspetsen in i vävnaden på grunt djup, men precis tillräckligt för att undvika vätskeflöde genom nålen. Detta stadium kallas 'förinsättning'. Sprutans cylinder förhindrar omotiverad penetrering och nålkolvens mekaniska lås förhindrar oönskad bakåtrörelse av nålen. Under det andra steget som kallas "vävnadspenetration", trycksätts intern vätska genom att trycka på kolven. De drivkrafter som verkar på nålen (som möjliggör framåtrörelse av nålen) övervinner de motsatta krafterna (som motverkar nålens rörelse) och för fram nålen djupare in i vävnaden medan sprutcylindern förblir orörlig. Dessa krafter spelar en avgörande roll för att kontrollera nålens rörelse och även dess automatiska stopp. När nålspetsen kommer in i det önskade målutrymmet, börjar vätska att komma ut för att minska det inre trycket, vilket sedan kommer att sänka drivkraften under än den motsatta kraften och detta kommer därefter att stoppa nålen vid kavitetens gränssnitt. Under detta tredje steg som kallas "riktad leverans" levereras sprutvätskan in i håligheten med lägre motstånd när användaren trycker på kolven i en enda kontinuerlig rörelse. Nålens position är nu fäst vid gränsytan mellan vävnad och kavitet. Eftersom varje biologisk vävnad i vår kropp har en annan densitet känner en integrerad sensor i denna intelligenta injektor av motståndsförlust när den rör sig genom mjukare vävnad eller ett hålrum och stoppar sedan automatiskt sin rörelse när nålspetsen penetrerar vävnad som ger lägre motstånd.
I2T2 testades i extraherad vävnad prover och tre djurmodeller inklusive får för att utvärdera dess leveransnoggrannhet i suprakoroidala, epidurala och peritoneala utrymmen. Injektionen detekterar automatiskt alla förändringar i resistens för att säkert och exakt leverera medicin i prekliniska tester. Injektorn bestämmer sig omedelbart vilket möjliggör förbättrad vävnadsinriktning och minimal överskjutning till alla oönskade platser förbi målvävnaden som kan orsaka skada. Studien ska utvidgas till att omfatta mänskliga prekliniska tester och sedan till försök under de kommande 2-3 åren för att utvärdera injektorns användbarhet och säkerhet.
I2T2 bevarar samma enkelhet och kostnadseffektivitet som vanliga sprutnålar. Den främsta fördelen med I2T2-injektorn är att den uppvisar högre precisionsnivå och att den inte förlitar sig på operativ personals kompetens eftersom injektorn kan känna av förlust av motstånd när den stöter på en mjukare vävnad eller en hålighet och sedan slutar den att föra fram nålen och börjar leverera sin last av terapeutiskt medel till målutrymmet. Sprutans kolvanordning är ett enkelt mekaniskt system och kräver ingen extra elektronik. I2T2-injektorteknologin är en ny plattform för att uppnå bättre vävnadsinriktning på olika och svåra platser i kroppen. Nålen är enkel och lätt att tillverka med låga kostnader. Ingen ytterligare teknik eller utbildning krävdes för att använda den. En sådan mångsidig, känslig, kostnadseffektiv och användarvänlig teknik kan vara lovande för flera kliniska tillämpningar.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Chitnis GD et al. 2019. En motståndsavkännande mekanisk injektor för exakt leverans av vätskor till målvävnad. Naturmedicinsk teknik. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2
