Forskere opfinder en nål, der ved, hvor den skal hen

Sprøjter og hule nåle er blevet brugt til at levere medicin i mere end et århundrede. Imidlertid, den præcise implementering af disse enheder afhænger af operatøren, og det kan være svært at afgive medicin til sarte områder såsom det suprakoroidale rum bag i øjet. Efterforskere fra Brigham and Women's Hospital har udviklet en meget følsom intelligent injektor til vævsmålretning (i2T2), der registrerer ændringer i resistens for korrekt og sikkert at levere medicin i prækliniske tests. Deres resultater er offentliggjort i Natur biomedicinsk teknik .

"At målrette specifikt væv ved hjælp af en konventionel nål kan være vanskeligt og kræver ofte en højtuddannet person, " sagde senior korresponderende forfatter Jeff Karp, Ph.D., Professor i medicin ved Brigham. "I det sidste århundrede har der været minimal innovation til selve nålen, og vi så dette som en mulighed for at udvikle os bedre, mere præcise enheder. Vi søgte at opnå forbedret vævsmålretning og samtidig holde designet så enkelt som muligt for at gøre det nemt at bruge."

Et sted, der er vanskeligt at målrette med en standardnål, er det suprakoroidale rum (SCS), som er placeret mellem sclera og årehinde bagerst i øjet. SCS er dukket op som et vigtigt sted for medicinafgivelse og er udfordrende at målrette, fordi nålen skal stoppe efter overgangen gennem sclera, som er mindre end 1 millimeter tyk (ca. halvdelen af ​​tykkelsen af ​​en amerikansk fjerdedel), for at undgå at beskadige nethinden. Yderligere almindelige vævsmål omfatter det epidurale rum omkring rygmarven (bruges til epidural anæstesi for at lindre smerter under fødsel), det peritoneale rum i maven, og subkutant væv mellem hud og muskler.

i2T2-enheden blev fremstillet ved hjælp af en standard injektionskanyle og dele fra kommercielt tilgængelige sprøjter. Kropsvæv har forskellige tætheder, og den intelligente injektor udnytter trykforskelle for at muliggøre kanylebevægelse ind i et målvæv. Drivkraften, maksimale kræfter og friktionskraft af injektoren blev testet ved hjælp af en universel testmaskine. Feedbacken fra injektoren er øjeblikkelig, som giver mulighed for bedre vævsmålretning og minimal overskydning (injektion forbi målvævet) på et uønsket sted.

i2T2 blev testet på væv fra tre dyremodeller for at undersøge leveringsnøjagtigheden i suprakoroidal, epidurale og peritoneale rum samt subkutant. Ved at bruge både ekstraheret væv og en dyremodel, forskerne fandt ud af, at i2T2 forhindrede overskudsskader og præcist afleverede medicin til det ønskede sted uden yderligere træning eller specialiseret teknik.

I prækliniske modeller, forskerne rapporterede høj dækning af kontrastmiddel i den bageste del af øjet, angiver, at nyttelasten var blevet sprøjtet ind på det korrekte sted. Forskerne viste også, at injektoren kunne levere stamceller til bagsiden af ​​øjet, som kunne være nyttige til regenerative terapier.

"Stamcellerne injiceret i SCS overlevede, hvilket indikerer, at injektionskraften og transit gennem SCS var skånsom for cellerne, " sagde Kisuk Yang, medforfatter og postdoc i Karps laboratorium. "Dette burde åbne døren til regenerative terapier for patienter, der lider af øjensygdomme og videre."

"Denne intelligente injektor er en enkel løsning, der hurtigt kunne videreudvikles til patienter for at hjælpe med at øge målvævspræcisionen og mindske overskudsskader. Vi har fuldstændig transformeret nåle med en lille modifikation, der opnår bedre vævsmålretning, " sagde førsteforfatter Girish Chitnis, Ph.D., tidligere postdoc i Karps laboratorium. "Dette er en platformsteknologi, så anvendelserne kan være meget udbredte."

"i2T2 vil hjælpe med at lette injektioner på steder i kroppen, der er svære at målrette mod, " sagde Miguel González-Andrades, MD, Ph.D., øjenlæge medforfatter af manuskriptet og samarbejdspartner med Karps laboratorium. "Det næste skridt mod menneskelig brug er at demonstrere nytten og sikkerheden af ​​teknologien i relevante prækliniske sygdomsmodeller."