Perfektionierte nadelfreie Injektionen mit Supersonic Liquid Microjets

Injektionen sind ein wichtiger und unvermeidlicher Dreh- und Angelpunkt moderner medizinischer Techniken. Die Idee ist, Flüssigkeit mit einer Hohlnadel direkt in den Körper zu drücken, um die Haut zu durchdringen. Ohne diese Art von Stichen wäre die medizinische Landschaft unschätzbar ärmer.

Aber Injektionen haben eine Reihe von Nachteilen. Sie sind eine wichtige Quelle der Krankheitsübertragung, insbesondere wenn Nadeln wiederverwendet werden und im Falle von Nadelstichverletzungen des medizinischen Fachpersonals sind sie schmerzhaft und die Nadeln sind schwierig und gefährlich zu entsorgen. Dann gibt es Nadelphobie und so weiter.

Biomedizinische Ingenieure, Ärzte und Patienten haben also davon geträumt, einen besseren Weg zu finden – nadelfreie Injektionen, ähnlich wie das Hypospray von Star Trek, das von Dr. McCoy so geschickt verabreicht wird.



An Versuchen hat es nicht gemangelt, einige davon sogar vor der Star-Trek-Reihe. Die Idee ist, dass die Flüssigkeit, wenn sie mit genügend Kraft auf den Patienten gerichtet wird, die Haut durchdringt und in den Körper eindringt.

Verschiedene Gruppen haben dies unter Verwendung von Druckluft und verschiedenen Arten von Flüssigkeitspumpen versucht, aber keine war besonders erfolgreich. Ein Problem ist, dass Flüssigkeitsstrahlen genauso schmerzhaft sein können wie Nadeln und sogar noch mehr für die darunter liegende Haut und das Gewebe schädlich sein können.

Aber das gravierendste Problem ist das Spritzen. Bei allen bisher erprobten Techniken spritzt ein Teil der Flüssigkeit von der Haut oder dringt nicht tief genug ein, so dass es unmöglich ist, die Dosis des Patienten zu erkennen. Das ist ein ernstes Problem für jede Erkrankung, die eine genaue Medikamentenmenge erfordert – und das sind so ziemlich alle.

Dies scheint sich zu ändern. Heute sagen Yoshiyuki Tagawa von der Universität Twente in den Niederlanden und einige Freunde, dass sie dieses Problem dank einer neuen Technik zum Fokussieren eines Flüssigkeitsstroms auf einen Mikrojet mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 Meilen pro Stunde (850 m/s .) gelöst haben ). Yep – das sind 2000 mph ungefähr die gleiche Geschwindigkeit wie eine Überschall-Blackbird SR-71.

Die Technik ist ziemlich einfach. Diese Jungs füllen eine Kapillare mit Flüssigkeit und fokussieren einen Laserpuls auf ein Ende. Dadurch wird ein Teil der Flüssigkeit schnell erhitzt, wodurch sie plötzlich verdampft und eine Stoßwelle durch das Rohr schickt. Dieser Druck beschleunigt den Rest der Flüssigkeit und drückt ihn mit hoher Geschwindigkeit aus der Kapillare.

Die Röhre und die Erwärmungsrate sind so ausgelegt, dass Stoßwellen erzeugt werden, die diesen Mikrostrahl so fokussieren, dass seine Spitze nur einige zehn Mikrometer groß ist und kleiner als der Rüssel einer Mücke ist.

Wenn die Flüssigkeit mit dieser Geschwindigkeit auf die Haut trifft, dringt das Mikrojekt leicht ein und gibt ein präzises Flüssigkeitsvolumen an das darunter liegende Gewebe ab. Und das alles mit wenig, wenn überhaupt, Spritzern.

Tagawa und Co haben ihr System auf Gelatine mit synthetischer Haut getestet und sagen, dass es gut funktioniert, wie die obigen Bilder zu bezeugen scheinen. Die Ergebnisse … bringen nadelfreie Injektionen einem weit verbreiteten Einsatz einen Schritt näher, heißt es.

Natürlich stehen uns noch bedeutende Schritte bevor. Ein Problem besteht darin, dass der Laserpuls sowie die von ihm erzeugte Hitze und Stoßwelle bestimmte Arten von Medikamenten schädigen könnten. Bei den bisherigen Tests handelte es sich nur um rot eingefärbtes Wasser, das einer sorgfältigen Prüfung bedarf.

Ein weiteres technisches Problem ist der Entwurf und die Herstellung einer robusten Vorrichtung, die ohne Verstopfung einen breiten Nutzen hat. Nadelfreie Injektionen werden in modernen Krankenhäusern und Praxen sicherlich nützlich sein, aber die Entwicklungsländer haben am meisten zu gewinnen.

Und schließlich muss die Technik an einer Vielzahl von Menschen getestet werden. Es ist möglich, dass die Mikrodüsen auf unterschiedliche Hauttypen abgestimmt werden müssen, damit die Medikamentenmenge, die einem jungen Mann mit Haut wie Elefantenleder verabreicht wird, der Dosis entspricht, die eine ältere Dame mit Haut wie Seidenpapier erhält.

Nadelfreie Injektionen sind für Millionen von Menschen wie Diabetikern, die mit einer täglichen Routine von Mehrfachinjektionen leben, von großem potenziellem Nutzen. Für sie ist es eine Entwicklung, die nicht früh genug kommen kann.

Ref: arxiv.org/abs/1210.1907 : Nadelfreie Injektion in Haut und weiche Materie mit hochfokussierten Mikrodüsen

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