Новый инновационный инжектор, который может доставлять лекарства в труднодоступные места тела, был протестирован на животных моделях.
Иглы — важнейший инструмент в медицине , поскольку они незаменимы для введения бесчисленного количества лекарств в наш организм. Современные шприцы и полые иглы используются уже несколько десятилетий для извлечения жидкостей и крови из организма и важны для многих инвазивных и деликатных медицинских процедур, таких как диализ. Попытка воздействия на определенные ткани с помощью обычной иглы шприца — сложная задача, ограниченная навыками и точностью медицинского персонала, поскольку этот процесс в основном определяется их собственным ощущением давления и прикосновения, так как ткани каждого пациента ощущаются по-разному. Хотя травмы или инфекции регистрируются редко, иногда прививка от гриппа может вызывать сильную боль и повреждение мышц. В конструкции стандартных игл не было внедрено никаких новых решений, особенно в отношении их точности.
Введение лекарств традиционными иглами в деликатные области тела, например, в пространство за глазом, сопряжено с трудностями и рисками. Супрахориоидальное пространство (СХП), расположенное между склерой и хориоидеей в задней части глаза, является очень сложным местом для введения с помощью обычной иглы, главным образом потому, что игла должна быть очень точной и останавливаться после прохождения через склеру (толщина которой составляет менее 1 мм), чтобы избежать повреждения сетчатки. Эта область считается важной для доставки многих лекарственных препаратов. Любое отклонение может привести к серьезной инфекции или даже слепоте. Другие сложные области — это брюшина в брюшной полости, ткани между кожей и мышцами, а также эпидуральное пространство вокруг спинного мозга , где проводится эпидуральная анестезия во время вагинальных родов.
Новая чувствительная к давлению игла
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering, исследователи из больницы Бригхэм и женской больницы (США) разработали новый интеллектуальный и высокоточный инъекционный аппарат для целевого воздействия на ткани – I2T2 (интеллектуальный инъектор для целевого воздействия на ткани). Их целью было улучшение точности целевого воздействия на ткани при сохранении простоты, лаконичности и практичности конструкции. Устройство I2T2 было создано с использованием стандартной иглы для подкожных инъекций и других частей коммерчески продаваемых шприцев, и функционально I2T2 представляет собой незначительные модификации традиционной системы шприц-игла. Это скользящая игла, которая может проникать через внешний слой ткани, затем автоматически останавливаться на границе двух слоев ткани и выпускать содержимое шприца в целевую область по мере нажатия пользователем поршня шприца.
I2T2 состоит из толкающего плунжера, плунжера иглы, механического упора, жидкости и подвижной иглы. Игла устанавливается на иглу-поршень, которая представляет собой скользящую опору, обеспечивающую точное перемещение по оси цилиндра шприца. Сначала кончик иглы вводится в ткань на небольшой глубине, но достаточно, чтобы избежать протекания жидкости через иглу. Этот этап называется «предварительная вставка». Цилиндр шприца предотвращает несанкционированное проникновение, а механическая блокировка поршня иглы предотвращает нежелательное движение иглы в обратном направлении. Во время второй стадии, называемой «проникновение в ткань», внутренняя жидкость подвергается давлению за счет толкания поршня. Движущие силы, которые действуют на иглу (которые обеспечивают движение иглы вперед), преодолевают противодействующие силы (которые препятствуют движению иглы) и продвигают иглу глубже внутрь ткани, в то время как цилиндр шприца остается неподвижным. Эти силы играют решающую роль в управлении движением иглы, а также в ее автоматической остановке. Когда кончик иглы входит в желаемое целевое пространство, жидкость начинает выходить, чтобы уменьшить внутреннее давление, которое затем снизит движущую силу ниже силы противодействия, и это впоследствии остановит иглу на границе раздела полости. Во время этой третьей стадии, называемой «направленной доставкой», жидкость шприца доставляется в полость с меньшим сопротивлением, поскольку пользователь толкает поршень одним непрерывным движением. Положение иглы теперь зафиксировано на границе раздела ткань-полость. Поскольку каждая биологическая ткань в нашем организме имеет разную плотность, встроенный датчик в этом интеллектуальном инжекторе определяет потерю сопротивления при движении через более мягкую ткань или полость, а затем автоматически останавливает свое движение, когда кончик иглы проникает в ткань, обеспечивая меньшее сопротивление.
Устройство I2T2 было протестировано на образцах экстрагированных тканей и трех моделях животных, включая овец, для оценки точности его доставки в супрахороидальное, эпидуральное и перитонеальное пространства. Инъектор автоматически определяет любые изменения сопротивления, что позволяет безопасно и точно вводить лекарственное средство в доклинических испытаниях. Инъектор мгновенно принимает решение, обеспечивая улучшенное нацеливание на ткани и минимизируя попадание препарата в нежелательные места за пределами целевой ткани, что может привести к повреждению. Исследование планируется расширить до доклинических испытаний на людях, а затем и до клинических испытаний в течение следующих 2-3 лет для оценки эффективности и безопасности инъектора.
I2T2 сохраняет эквивалентную простоту и экономичность стандартных игл для шприцев. Основное преимущество инъектора I2T2 заключается в том, что он демонстрирует более высокий уровень точности и не полагается на навыки обслуживающего персонала, поскольку инъектор может ощущать потерю сопротивления, когда он сталкивается с более мягкой тканью или полостью, а затем он перестает продвигать иглу и начинает доставлять свой груз терапевтического агента в целевое пространство. Плунжерное устройство шприца представляет собой простую механическую систему и не требует дополнительной электроники. Инжекторная технология I2T2 - это новая платформа для достижения лучшего нацеливания на ткани в различных и сложных участках тела. Игла проста и удобна в изготовлении с небольшими затратами. Для работы с ним не требовалось никакой дополнительной техники или обучения. Такая универсальная, чувствительная, экономичная и удобная для пользователя технология может быть многообещающей для множества клинических приложений.
Источник (ы)
Читнис Г.Д. и др. 2019. Механический инжектор с датчиком сопротивления для точной доставки жидкостей в целевую ткань. Nature Biomedical Engineering. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2
Комментарии закрыты.