Schmerzfreie Laserinjektion könnte Nadel-Jab ersetzen

Schmerzfreie Injektionen mit Laser-Mikrostrahlen könnten eines Tages Impfungen gegen Injektionsnadeln ersetzen und jährlich Grippeschutzimpfungen, Impfungen und andere Medikamente liefern, so Forscher der Seoul National University in Südkorea, die über das Design ihres Er: YAG Laser-Mikrojets transdermales Gerät schreiben und wie sie es an Meerschweinchen in der 15. September Ausgabe von Optik Buchstaben.
Das Gerät verwendet einen Erbium-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat oder Er: YAG-Laser, um einen winzigen, präzisen Strom flüssigen Medikaments mit der richtigen Menge an Kraft zu treiben. Es verwendet mehrere Impulse des Laserstrahls bei niedrigerer Energie und liefert dadurch eine signifikant höhere Dosis als eine frühere Version, das Nd: YAG-System, berichten Seniorautor Jack Yoh, Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik und Kollegen.
Obwohl verschiedene Techniken verwendet wurden, um neue Wege zu entwickeln, Injektionen schmerzlos zu machen, um die Handhabung, Kontrolle und Präzision zu erleichtern, ist die Injektionsnadel immer noch das Instrument der Wahl.
Andere Forscher haben versucht, ähnliche Microjet-Systeme zu entwickeln, wie sie von Yoh und Kollegen entwickelt wurden, aber sie sind ausnahmslos mechanisch angetrieben, wobei Kolben-basierte Methoden verwendet werden, um die Medikamente in die Haut zu treiben. Allerdings erlauben diese Typen keine ausreichende Kontrolle über die Düsenstärke und die Dosis, sagt Yoh in einer Presseerklärung.

Dieses Timelapse-Bild zeigt den ausgestoßenen Mikrojet in Luft. Beim Abfeuern erreicht die Flüssigkeit eine Geschwindigkeit von 30 Metern pro Sekunde." Der lasergetriebene Microjet-Injektor kann die Dosis und die Tiefe der Wirkstoffpenetration unter der Haut präzise steuern. Die Steuerung über Laserleistung ist der wichtigste Fortschritt gegenüber anderen GerätenIch glaube ", erklärt er.
Die Art von Laser in ihrem Gerät wird häufig von Dermatologen, insbesondere für kosmetische Gesichtsbehandlungen verwendet.
Hinter der Miniaturstrahldüse befindet sich eine kleine Kammer, die eine flüssige Form des zu injizierenden Medikaments enthält, und dahinter befindet sich eine andere für die "antreibende" Flüssigkeit, in diesem Fall Wasser. Eine flexible Membran hält die beiden Flüssigkeiten getrennt.
Eine Serie sehr kurzer Laserpulse, die nicht länger als 250 Millionstel Sekunden dauern, erzeugt eine Dampfblase in der Antriebsflüssigkeit. Die Blase erzeugt eine Druck- oder elastische Spannung auf die Membran, die das Medikament dazu zwingt, durch die winzige Düse als ein schmaler Strahl von nicht mehr als 150 Mikrometer (Millionstel Meter) Breite oder etwas dicker als ein menschliches Haar ausgestoßen zu werden.
Yoh erklärt, dass der Strahldruck höher ist als die Zugfestigkeit der Haut, so dass er sanft in die darunter liegende Zieltiefe eindringt und keine Rückspritzung verursacht.

Das Team hat das Gerät auf Meerschweinchenhaut getestet. Dies zeigte, dass der Strahl das Medikament bis zu mehreren Millimetern unter die Haut treibt, ohne das umgebende Gewebe zu schädigen.
Die Geschwindigkeit und Enge des Strahls sollte ausreichen, um das Verfahren schmerzfrei zu machen, sagt Yoh. Aber gerade die Tatsache, dass sie auf die epidermale Schicht knapp unter der Hautoberfläche zielen, etwa 500 Mikrometer tief, wo es keine Nervenenden gibt, sollte bereits sicherstellen, dass es "völlig schmerzfrei" ist.
Das Team hat sein neues Gerät für eine Weile perfektioniert. Zum Beispiel war in früheren Versionen die Laserwellenlänge nicht ganz richtig, da sie in der Treibflüssigkeit nicht gut absorbiert wurde und keine gute Dampfblase erzeugte, die in der Lage war, die richtige Menge an elastischer Dehnung an die Membran abzugeben.
In dieser neuesten Version, die in der Studie beschrieben wurde, verwendete das Team einen Laser mit einer Wellenlänge von 2940 Nanometern. Dies wird gut absorbiert, indem die Treibflüssigkeit, in diesem Fall Wasser, eine größere und stabilere Dampfblase bildet, was zu einem höheren Druck auf die Membran führt.
"Dies ist ideal für die Herstellung des Jets und verbessert die Hautdurchdringung erheblich", sagt Yoh.

Ein Unternehmen arbeitet nun mit dem Team zusammen, um kostengünstige austauschbare Mikroinjektoren für den klinischen Einsatz herzustellen.
Sie hoffen bald, die Technologie in Umgebungen einsetzen zu können, in denen kleine Dosen von Medikamenten an mehreren Stellen injiziert werden.
Yoh sagt, dass mehr Arbeit benötigt wird, bevor das Gerät in Einstellungen wie Massenimpfung von Kindern verwendet werden kann.

Laser Drug Delivery - Videodemonstration

Dieses Video zeigt einen laserbasierten Injektor, der ein Medikament ohne Haut- oder Gel-Ziel an die Luft abgibt. Bitte beachten Sie, dass für dieses Video der Flash-Player benötigt wird.

Geschrieben von Catharine Paddock