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, poiché indispensabili per somministrare innumerevoli farmaci all'interno del nostro corpo. Le siringhe e gli aghi cavi odierni vengono utilizzati da decenni per prelevare fluidi e sangue dal corpo e sono fondamentali per molte procedure mediche invasive e delicate come la dialisi. Cercare di raggiungere tessuti specifici utilizzando un ago o una siringa convenzionali è un'operazione complessa, limitata dall'abilità e dalla precisione del personale medico, poiché questo processo è guidato principalmente dalla percezione della pressione e dal tatto, dato che i tessuti di ogni paziente hanno una consistenza diversa. Sebbene lesioni o infezioni siano state raramente segnalate, a volte anche un vaccino antinfluenzale può causare dolore intenso e danni muscolari. Non sono state introdotte nuove soluzioni di design negli aghi standard, soprattutto per quanto riguarda la loro precisione.
L'utilizzo di aghi tradizionali è difficile e rischioso per somministrare farmaci in zone delicate del corpo, come ad esempio lo spazio sottocoroideale. Lo spazio sopracoroideale (SCS), situato tra la sclera e la coroide nella parte posteriore dell'occhio, è una zona molto difficile da raggiungere con un ago convenzionale, principalmente perché l'ago deve essere molto preciso e deve fermarsi dopo aver attraversato la sclera – il cui spessore è inferiore a 1 mm – per evitare danni alla retina. Questa regione è considerata importante per la somministrazione di molti farmaci. Qualsiasi errore potrebbe causare una grave infezione o persino la cecità. Altre aree problematiche sono lo spazio peritoneale nell'addome, il tessuto tra la pelle e i 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 su Nature Biomedical Engineering, i ricercatori del Brigham and Women's Hospital, negli Stati Uniti, hanno progettato un nuovo sistema di iniezione intelligente e altamente preciso per il targeting dei tessuti, chiamato I2T2 (iniettore intelligente per il targeting tissutale). Il loro obiettivo era migliorare il targeting tissutale mantenendo al contempo un design pulito, semplice e pratico. Il dispositivo I2T2 è stato creato utilizzando un ago ipodermico standard e altre parti di siringhe commerciali e, dal punto di vista funzionale, presenta lievi modifiche al tradizionale sistema siringa-ago. Si tratta di un ago scorrevole in grado di penetrare lo strato esterno del tessuto, per poi arrestarsi automaticamente all'interfaccia tra due strati di tessuto e rilasciare il contenuto della siringa nell'area bersaglio quando l'utente spinge lo stantuffo.
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.
Il dispositivo I2T2 è stato testato su campioni di tessuto prelevati e su tre modelli animali, tra cui pecore, per valutarne la precisione di somministrazione negli spazi sovracoroideale, epidurale e peritoneale. L'iniezione rileva automaticamente qualsiasi variazione di resistenza, consentendo una somministrazione sicura e precisa del farmaco nei test preclinici. L'iniettore prende una decisione istantanea, permettendo un migliore targeting tissutale e riducendo al minimo la fuoriuscita del farmaco in aree indesiderate al di fuori del tessuto bersaglio, evitando così possibili lesioni. Lo studio verrà esteso ai test preclinici sull'uomo e successivamente alle sperimentazioni cliniche 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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Fonte (s)
Chitnis GD et al. 2019. Un iniettore meccanico con sensore di resistenza per la somministrazione precisa di liquidi al tessuto bersaglio. Nature Biomedical Engineering. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2
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