Sprutor och ihåliga nålar har använts för att leverera medicin i mer än ett sekel. Dock, den exakta implementeringen av dessa enheter beror på operatören, och det kan vara svårt att tillföra medicin till känsliga områden som det suprakoroidala utrymmet på baksidan av ögat. Utredare från Brigham and Women's Hospital har utvecklat en mycket känslig intelligent injektor för vävnadsinriktning (i2T2) som upptäcker förändringar i resistens för att korrekt och säkert kunna leverera medicin i prekliniska tester. Deras resultat publiceras i Nature Biomedicinsk teknik .

"Att rikta in sig på specifika vävnader med en konventionell nål kan vara svårt och kräver ofta en välutbildad individ, " sa senior motsvarande författare Jeff Karp, Ph.D., Professor i medicin vid Brigham. "Under det senaste århundradet har det varit minimal innovation för själva nålen, och vi såg detta som en möjlighet att utvecklas bättre, mer exakta enheter. Vi försökte uppnå förbättrad vävnadsinriktning samtidigt som vi höll designen så enkel som möjligt för enkel användning."

En plats som är svår att rikta in sig på med en standardnål är det suprakoroidala utrymmet (SCS), som ligger mellan sklera och åderhinna på baksidan av ögat. SCS har dykt upp som en viktig plats för medicintillförsel och är utmanande att rikta in sig på eftersom nålen måste stanna efter övergången genom skleran, som är mindre än 1 millimeter tjock (ungefär hälften av tjockleken på en amerikansk fjärdedel), för att undvika att skada näthinnan. Ytterligare vanliga vävnadsmål inkluderar epiduralutrymmet runt ryggmärgen (används för epiduralbedövning för att lindra smärta under förlossningen), det peritoneala utrymmet i buken, och subkutan vävnad mellan huden och musklerna.

i2T2-enheten tillverkades med hjälp av en vanlig injektionsnål och delar från kommersiellt tillgängliga sprutor. Kroppsvävnader har olika täthet, och den intelligenta injektorn utnyttjar skillnader i tryck för att möjliggöra nålrörelse in i en målvävnad. Drivkraften, maximala krafter och friktionskraft för injektorn testades med en universell testmaskin. Återkopplingen från injektorn är omedelbar, vilket möjliggör bättre vävnadsinriktning och minimal överskjutning (injicera förbi målvävnaden) till en oönskad plats.

i2T2 testades på vävnad från tre djurmodeller för att undersöka leveransnoggrannheten i suprakoroidal, epidurala och peritoneala utrymmen samt subkutant. Med hjälp av både extraherad vävnad och en djurmodell, forskarna fann att i2T2 förhindrade överskjutningsskador och levererade medicin exakt till önskad plats utan ytterligare utbildning eller specialiserad teknik.

I prekliniska modeller, forskarna rapporterade hög täckning av kontrastmedel i den bakre delen av ögat, indikerar att nyttolasten hade injicerats på rätt plats. Forskarna visade också att injektorn kunde leverera stamceller till baksidan av ögat som kan vara användbara för regenerativa terapier.

"Stamcellerna som injicerades i SCS överlevde, vilket indikerar att injektionskraften och transiteringen genom SCS var skonsam mot cellerna, " sa Kisuk Yang, medförfattare och postdoktor i Karps laboratorium. "Detta borde öppna dörren till regenerativa terapier för patienter som lider av ögat och längre."

"Denna intelligenta injektor är en enkel lösning som snabbt kan utvecklas till patienter för att hjälpa till att öka målvävnadsprecisionen och minska överskjutningsskador. Vi har helt transformerat nålar med en liten modifiering som uppnår bättre vävnadsinriktning, " sa första författaren Girish Chitnis, Ph.D., en tidigare postdoktor i Karps laboratorium. "Det här är en plattformsteknik, så användningarna kan vara mycket utbredda."

"i2T2 kommer att hjälpa till att underlätta injektioner på svåra ställen i kroppen, sa Miguel González-Andrades, MD, Ph.D., ögonläkare medförfattare till manuskriptet och samarbetspartner med Karps labb. "Nästa steg mot mänsklig användning är att demonstrera användbarheten och säkerheten hos tekniken i relevanta prekliniska sjukdomsmodeller."