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Jet-Gerät injiziert Drogen ohne Nadeln
Die Aussicht auf weniger schmerzvolle Medizinspritzen ohne Nadeln kam diesen Monat einen Schritt näher, wie US-Forscher enthüllten, wie sie ein Gerät entwickelt haben, das einen kontrollierten, winzigen Hochdruckstrahl in die Haut bringt, ohne eine hypodermische Nadel zu verwenden.
Während es bereits mehrere Jet-Geräte auf dem Markt gibt, neigen sie dazu, ein "Alles oder Nichts" -Design zu sein, das jedes Mal die gleiche Menge an Medikament in der gleichen Tiefe liefert.
Doch das neue Strahlinjektionsgerät, das Forscher am MIT entwickelt haben, kann so programmiert werden, dass es Medikamente in kontrollierter Menge in verschiedenen Dosierungen in verschiedenen Tiefen in die Haut einbringt.
Eine Stellungnahme, die Anfang dieser Woche veröffentlicht wurde, enthält Einzelheiten über die neue Technologie mit Kommentaren von Studienleiter Ian Hunter, dem George N. Hatsopoulos Professor für Maschinenbau am MIT und einigen Mitgliedern seines Teams. Anfang dieses Jahres hat die Zeitschrift Medizintechnik & Physik veröffentlichte auch ein Papier, wo sie den Fortschritt ihrer Entwicklung beschreiben.
Hunter und Kollegen sehen eine Reihe von Vorteilen für die Technologie.
Ein Vorteil ist eine Verringerung der Nadelstichverletzungen. Nach Angaben der US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) gibt es in den USA etwa 385.000 Fälle von Gesundheitspersonal in Krankenhäusern, die sich versehentlich mit Nadeln angesteckt haben.
Ein weiterer Vorteil eines nadellosen Geräts ist, dass es zur Verbesserung der Compliance beitragen kann, zum Beispiel bei Diabetes-Patienten, die sich nur ungern mit Injektionsnadeln spritzen, um sich selbst mit Insulin zu injizieren.
Teammitglied Catherine Hogan ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Maschinenbau des MIT. Sie sagte:
"Wenn Sie Angst vor Nadeln haben und sich häufig selbst spritzen müssen, kann Compliance ein Problem sein."
"Wir glauben, dass diese Art von Technologie ... einige der Phobien, die Menschen über Nadeln haben, umgehen kann", fügte sie hinzu.
Wissenschaftler arbeiten schon seit einiger Zeit daran, Alternativen zur Injektionsnadel zu finden. Zum Beispiel sind Nikotinpflaster ein Beispiel dafür, wie man Medikamente durch die Haut freisetzt. Aber es gibt eine Grenze für die Größe des Moleküls, das man in einem Pflaster verwenden kann: Es muss klein genug sein, um durch die Poren der Haut zu gehen, was zum Beispiel größere proteinbasierte Medikamente ausschließt, die im Gebrauch zunehmen .
EIN Jet-Injektor-Gerät liefert einen Hochgeschwindigkeitsstrahl, der die Haut durchdringt. Aber während diese im Handel erhältlich sind, haben viele federbelastete Designs, sie sind alle durch die Tatsache begrenzt, dass sie die gleiche Menge an Wirkstoff jedes Mal auf die gleiche Tiefe der Haut liefern.
Aber auch dank eines "maßgeschneiderten linearen Linear-Lorentz-Kraftmotors, der im Zeitverlauf einer Einspritzung rückkopplungsgeregelt wird" MIT-Jet-Injektor kann eine Reihe von Dosierungen mit variabler Tiefe in einer sehr kontrollierten Weise liefern.
Der Rückkopplungssteuerungsaspekt ermöglicht es dem Gerät, in "Echtzeit" zu reagieren und sich entsprechend anzupassen, um den programmierten Befehl zu erfüllen.
Der Lorentz-Kraft-Motor ist im wesentlichen ein kleiner, starker Magnet, der von einer Drahtspule umgeben ist, die an einem Kolben angebracht ist, der in einer Arzneimittelampulle angeordnet ist.
Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule fließt, erzeugt er ein magnetisches Feld, das den Kolben vorwärts treibt und das Medikament mit sehr hohem Druck und hoher Geschwindigkeit (fast so schnell wie die Schallgeschwindigkeit) durch die Düse der Ampulle ausstößt, die ungefähr gleich ist Dicke wie der Rüssel einer Mücke.
Die Forscher haben gezeigt, wie sie mit diesem Gerät die Geschwindigkeit des Drogenstrahls kontinuierlich überwachen und modulieren können und "genau das Volumen des während des Injektionsvorgangs abgegebenen Medikaments regulieren", wie sie in ihrem Papier schreiben.
Sie berichten auch, dass sie die Injektionstiefe bis zu 16 mm kontrollieren können und "reproduzierbar und präzise Volumina von bis zu 250 ?l in transparente Gele und postmortales Tiergewebe injizieren können".
Durch die Kontrolle der Stromstärke steuern die Forscher Geschwindigkeit und Druck. Sie haben Druckprofile erzeugt, die den Strom modulieren.
Es gibt eine Hochdruckphase, die das Medikament mit einer Geschwindigkeit ausstößt, die ausreicht, um die Haut zu "durchbrechen" und die gewünschte Tiefe zu erreichen, und es gibt eine Phase mit niedrigerem Druck, die das Medikament in einem langsameren Strom abgibt, der leicht vom umgebenden Gewebe absorbiert werden kann .
Aus Tests stellte das Team fest, dass verschiedene Hauttypen unterschiedlichen Druck benötigen, um das richtige Volumen in der richtigen Tiefe in der Haut zu liefern, wie Hogan erklärte:
"Wenn ich die Haut eines Babys verletze, um einen Impfstoff zu verabreichen, brauche ich nicht so viel Druck, um meine Haut zu verletzen."
"Wir können das Druckprofil anpassen, um das zu können, und das ist die Schönheit dieses Geräts", fügte sie hinzu.
Das Team entwickelt auch eine Version des Geräts, das Medikamente liefert, die normalerweise in Pulverform abgegeben werden: Durch die Programmierung des Geräts zum Vibrieren wird das Pulver "fluidisiert" und kann wie eine Flüssigkeit in die Haut eindringen.
Diese Version wäre sehr nützlich in Situationen, in denen das Risiko einer "Kühlkette" besteht. Dieses Problem ist in Entwicklungsländern nicht ungewöhnlich, wo ganze Chargen von Arzneimitteln und Impfstoffen zerstört werden müssen, wenn sie nicht kontinuierlich in flüssiger Form gekühlt werden können.
Geschrieben von Catharine Paddock
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