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I2T2 (Intelligent Injector for Tissue Targeting): invenzione di un'iniezione altamente sensibile che si rivolge con precisione ai tessuti

INGEGNERIA E TECNOLOGIAI2T2 (Intelligent Injector for Tissue Targeting): invenzione di un'iniezione altamente sensibile che si rivolge con precisione ai tessuti

Un nuovo innovativo iniettore in grado di erogare farmaci in punti difficili del corpo è stato testato su modelli animali

Gli aghi sono lo strumento più importante in medicina in quanto indispensabili per somministrare innumerevoli farmaci all'interno del nostro corpo. Le siringhe e gli aghi cavi di oggi sono utilizzati da decenni per estrarre fluidi e sangue dal nostro corpo e sono importanti per molte procedure mediche invasive e delicate come la dialisi. Cercare di mirare a tessuti specifici utilizzando un ago convenzionale di una siringa è un compito impegnativo ed è limitato dall'abilità e dai livelli di precisione del personale medico poiché questo processo è principalmente guidato dal proprio senso di pressione e tatto poiché il tessuto di ogni paziente si sente diverso . Sebbene lesioni o infezioni siano state segnalate raramente, a volte un vaccino antinfluenzale può causare dolore estremo e danni muscolari. Nessun nuovo design è stato incorporato negli aghi standard, soprattutto per quanto riguarda la loro precisione.

Gli aghi tradizionali sono difficili e rischiosi da somministrare medicazione alle regioni delicate del nostro corpo, ad esempio lo spazio nella parte posteriore del nostro occhio. Lo spazio sopracoroidale (SCS) situato tra la sclera e la coroide nella parte posteriore dell'occhio è una posizione molto difficile da mirare con un ago convenzionale principalmente perché l'ago deve essere molto preciso e deve fermarsi dopo essere passato attraverso la sclera - la cui lo spessore è inferiore a 1 mm – per evitare danni alla retina. Questa regione è considerata importante per la consegna di molti farmaci. Qualsiasi errore potrebbe causare una grave infezione o addirittura la cecità. Altre aree difficili sono lo spazio peritoneale nell'addome e il tessuto tra pelle e muscoli e lo spazio epidurale intorno al midollo spinale dove viene somministrata l'anestesia epidurale durante il parto vaginale.

Un nuovo ago sensibile alla pressione

In uno studio pubblicato Natura Ingegneria Biomedica i ricercatori del Brigham and Women's Hospital, USA, hanno progettato un romanzo intelligente e altamente preciso iniezione per il targeting dei tessuti – chiamato I2T2 (iniettore intelligente per il targeting dei tessuti). Miravano a migliorare il targeting dei tessuti mantenendo il design pulito, semplice e pratico. Il I2T2 Il dispositivo è stato creato utilizzando un ago ipodermico standard e altre parti di siringhe vendute in commercio e funzionalmente I2T2 consiste in lievi modifiche al tradizionale sistema siringa-ago. È un ago scorrevole che può penetrare nello strato esterno di tessuto, quindi può fermarsi automaticamente all'interfaccia di due strati di tessuto e rilasciare il contenuto della siringa nell'area target mentre l'utente spinge lo stantuffo della siringa.

L'I2T2 è costituito da uno stantuffo a spinta, uno stantuffo ad ago, un fermo meccanico, un fluido e un ago mobile. L'ago è montato sull'ago-stantuffo che è un supporto scorrevole che consente un movimento preciso lungo l'asse del cilindro della siringa. Innanzitutto, la punta dell'ago viene inserita nel tessuto a una profondità ridotta, ma appena sufficiente per evitare qualsiasi flusso di fluido attraverso l'ago. Questa fase è chiamata 'pre-inserimento'. Il cilindro della siringa impedisce la penetrazione ingiustificata e il blocco meccanico dello stantuffo dell'ago impedisce il movimento all'indietro indesiderato dell'ago. Durante la seconda fase chiamata "penetrazione tissutale", il fluido interno viene pressurizzato spingendo lo stantuffo. Le forze motrici che agiscono sull'ago (che consentono il movimento in avanti dell'ago) superano le forze opposte (che si oppongono al movimento dell'ago) e fanno avanzare l'ago più in profondità all'interno del tessuto mentre il cilindro della siringa rimane immobile. Queste forze giocano un ruolo fondamentale nel controllare il movimento dell'ago e anche il suo arresto automatico. Quando la punta dell'ago entra nello spazio bersaglio desiderato, il fluido inizia ad uscire in modo da ridurre la pressione interna che quindi abbasserà la forza motrice al di sotto della forza opposta e ciò successivamente fermerà l'ago all'interfaccia della cavità. Durante questa terza fase chiamata 'erogazione mirata' il fluido della siringa viene erogato nella cavità con una resistenza inferiore poiché l'utente spinge lo stantuffo con un unico movimento continuo. La posizione dell'ago è ora fissata all'interfaccia tessuto-cavità. Poiché ogni tessuto biologico nel nostro corpo ha una densità diversa, un sensore integrato in questo iniettore intelligente rileva la perdita di resistenza mentre si muove attraverso un tessuto più morbido o una cavità e quindi interrompe automaticamente il suo movimento quando la punta dell'ago penetra nel tessuto offrendo una resistenza inferiore.

L'I2T2 è stato testato in estratto fazzoletto di carta campioni e tre modelli animali tra cui pecore per valutare la sua accuratezza di consegna negli spazi sopracoroideali, epidurali e peritoneali. L'iniezione rileva automaticamente eventuali cambiamenti nella resistenza in modo da fornire farmaci in modo sicuro e accurato nei test preclinici. L'iniettore decide istantaneamente consentendo un migliore targeting del tessuto e un minimo overshoot in qualsiasi posizione indesiderata oltre il tessuto bersaglio che potrebbe causare lesioni. Lo studio sarà esteso ai test preclinici sull'uomo e quindi ai test nei prossimi 2-3 anni per valutare l'utilità e la sicurezza dell'iniettore.

I2T2 conserva la semplicità e l'economicità equivalenti degli aghi per siringhe standard. Il vantaggio principale dell'iniettore I2T2 è che mostra un livello di precisione più elevato e non si basa sulle capacità del personale operativo poiché l'iniettore può rilevare la perdita di resistenza quando incontra un tessuto più morbido o una cavità e quindi smette di far avanzare l'ago e inizia a consegnare il suo carico di agente terapeutico nello spazio bersaglio. Il dispositivo a stantuffo della siringa è un semplice sistema meccanico e non richiede elettronica aggiuntiva. La tecnologia dell'iniettore I2T2 è una nuova piattaforma per ottenere un migliore targeting dei tessuti in posizioni diverse e difficili del corpo. L'ago è semplice e facile da fabbricare con costi contenuti. Non era necessaria alcuna tecnica o addestramento aggiuntivo per utilizzarlo. Una tecnologia così versatile, sensibile, economica e di facile utilizzo potrebbe essere promettente per molteplici applicazioni cliniche.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

Chitnis GD et al. 2019. Un iniettore meccanico sensibile alla resistenza per la consegna precisa dei liquidi al tessuto bersaglio. Ingegneria biomedica della natura. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2

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