Spuiten en holle naalden worden al meer dan een eeuw gebruikt om medicijnen toe te dienen. Echter, de precieze implementatie van deze apparaten hangt af van de operator, en het kan moeilijk zijn om medicatie toe te dienen aan gevoelige gebieden zoals de suprachoroidale ruimte aan de achterkant van het oog. Onderzoekers van Brigham en Women's Hospital hebben een zeer gevoelige intelligente injector voor weefseltargeting (i2T2) ontwikkeld die veranderingen in resistentie detecteert om medicatie correct en veilig toe te dienen in preklinische tests. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie .

"Het richten op specifieke weefsels met een conventionele naald kan moeilijk zijn en vereist vaak een hoog opgeleid persoon, " zei senior corresponderende auteur Jeff Karp, doctoraat, Professor in de geneeskunde aan de Brigham. "In de afgelopen eeuw is er minimale innovatie geweest in de naald zelf, en we zagen dit als een kans om ons beter te ontwikkelen, nauwkeurigere apparaten. We wilden betere weefseltargeting bereiken en het ontwerp zo eenvoudig mogelijk houden voor gebruiksgemak."

Een locatie die moeilijk te bereiken is met een standaard naald is de suprachoroidal space (SCS), die zich tussen de sclera en de choroidea aan de achterkant van het oog bevindt. De SCS is naar voren gekomen als een belangrijke locatie voor medicatietoediening en is een uitdaging om te targeten omdat de naald moet stoppen nadat hij door de sclera is gegaan, die minder dan 1 millimeter dik is (ongeveer de helft van de dikte van een Amerikaans kwart), om schade aan het netvlies te voorkomen. Bijkomende veel voorkomende weefseldoelen zijn de epidurale ruimte rond het ruggenmerg (gebruikt voor epidurale anesthesie om pijn tijdens de bevalling te verlichten), de peritoneale ruimte in de buik, en onderhuids weefsel tussen de huid en spieren.

Het i2T2-apparaat is vervaardigd met behulp van een standaard injectienaald en onderdelen van in de handel verkrijgbare spuiten. Lichaamsweefsels hebben verschillende dichtheden, en de intelligente injector maakt gebruik van drukverschillen om naaldbeweging in een doelweefsel mogelijk te maken. De drijvende kracht, maximale krachten en wrijvingskracht van de injector werden getest met behulp van een universele testmachine. De feedback van de injector is onmiddellijk, wat zorgt voor een betere weefseltargeting en minimale overshoot (injecteren langs het doelweefsel) op een ongewenste locatie.

De i2T2 werd getest op weefsel van drie diermodellen om de leveringsnauwkeurigheid te onderzoeken in de suprachoroidale, epidurale en peritoneale ruimten evenals subcutaan. Met behulp van zowel geëxtraheerd weefsel als een diermodel, de onderzoekers ontdekten dat de i2T2 doorschietblessures voorkwam en medicatie nauwkeurig op de gewenste locatie afleverde zonder enige aanvullende training of gespecialiseerde techniek.

In preklinische modellen, de onderzoekers rapporteerden een hoge dekking van het contrastmiddel in het achterste deel van het oog, wat aangeeft dat de lading op de juiste locatie was geïnjecteerd. De onderzoekers toonden ook aan dat de injector stamcellen aan de achterkant van het oog kan afleveren die nuttig kunnen zijn voor regeneratieve therapieën.

"De stamcellen die in de SCS werden geïnjecteerd, overleefden, wat aangeeft dat de kracht van injectie en de doorvoer door de SCS zacht waren voor de cellen, " zei Kisuk Yang, een co-auteur en postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Karp. "Dit zou de deur moeten openen naar regeneratieve therapieën voor patiënten die lijden aan aandoeningen van het oog en daarbuiten."

"Deze intelligente injector is een eenvoudige oplossing die snel kan worden ontwikkeld voor patiënten om de precisie van het doelweefsel te vergroten en doorschietende verwondingen te verminderen. We hebben de naalden volledig getransformeerd met een kleine aanpassing die een betere weefseltargeting bereikt, " zei eerste auteur Girish Chitnis, doctoraat, een voormalig postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Karp. "Dit is een platformtechnologie, dus het gebruik kan zeer wijdverbreid zijn."

"De i2T2 zal injecties helpen vergemakkelijken op moeilijk bereikbare plaatsen in het lichaam, " zei Miguel González-Andrades, MD, doctoraat, oogarts co-auteur van het manuscript en medewerker van Karp's lab. "De volgende stap in de richting van menselijk gebruik is het aantonen van het nut en de veiligheid van de technologie in relevante preklinische ziektemodellen."