Rozwój w kierunku zastrzyków bezigłowych
Każdego dnia zużywa się około 44 milionów igieł. Odgrywają one kluczową rolę w szczepieniach, pobieraniu próbek krwi i podawaniu leków. Używa się ich również do wykonywania milionów tatuaży. Muszą być jednak prawidłowo stosowane, a przy tym wzbudzają strach u wielu ludzi i generują mnóstwo odpadów. Możliwość podawania płynów do tkanek miękkich bez użycia igieł może mieć więc ogromny wpływ zarówno na opiekę zdrowotną, jak i inne obszary życia. Jedna z obiecujących metod polega na wykorzystaniu strumieni mikrocieczy pod wysokim ciśnieniem do przebicia powierzchni. Choć zadanie to może wydawać się proste, w praktyce okazało się niezwykle trudne do zrealizowania. David Fernandez Rivas(odnośnik otworzy się w nowym oknie), doświadczony inżynier jądrowy i profesor na Uniwersytecie w Twente, ma jednak nadzieję na sukces. „Podobnie jak osoby z tatuażami są stygmatyzowane, a pacjenci (np. chorzy na cukrzycę) muszą pokonywać przeszkody i dyskryminację, tak ja przyjrzałem się, jak w przeszłości wykorzystywano inne technologie do wykonywania zastrzyków bez użycia igieł”, mówi badacz. „Wykraczanie poza dziedziny i granice jest tym, co definiuje moją pracę jako inżyniera”. Fernandez Rivas koordynował finansowany przez UE projekt BuBble Gun(odnośnik otworzy się w nowym oknie), kierując zespołem badaczy zajmujących się poprawą kontroli strumieni mikrocieczy. Ich prace koncentrowały się na zapewnieniu czystej penetracji bez efektu odbicia ani dyspersji, gdyż mogłoby to powodować skażenie lub zmianę dawki.
Badanie balistyki kropelkowej
Zespół przeprowadzał eksperymenty głównie w laboratorium, wykorzystując narzędzia mikrofluidyczne oraz elementy optyczne do precyzyjnego podawania kropli różnych płynów. „Balistyka takich kropelek pozwoliła nam zbadać bardzo interesujące zjawiska, w tym wpływ na surogaty skóry, co było pierwszym krokiem w kierunku wykonywania (przyszłych) iniekcji bez użycia igieł”, dodaje Fernandez Rivas. Zespół opracował technikę(odnośnik otworzy się w nowym oknie) polegającą na podgrzewaniu cieczy w małym kanale za pomocą lasera. Wraz ze wzrostem temperatury tworzy się szybko rosnący pęcherzyk, który powoduje powstawanie szybko przemieszczających się strumieni o bardzo małych rozmiarach, porównywalnych z komórkami skóry. „Dzięki temu możliwe jest wstrzykiwanie lub impregnacja skóry bez jej uszkadzania, w przeciwieństwie do tradycyjnego stosowania igieł”, wyjaśnia Fernandez Rivas.
Prototypowe konstrukcje oparte na laserze
Jednym z głównych rezultatów projektu było zastosowanie różnych laserów w połączeniu z szeregiem konstrukcji kanałów mikrofluidycznych. Pozwoliło to zespołowi na określenie szerokiego marginesu parametrów(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w celu ukierunkowania przyszłego rozwoju drobnych strumieni do różnych zastosowań, w tym biomedycznych. Badacze zdobyli już kilka patentów dla swojej technologii i opracowali trzy projekty potwierdzające słuszność koncepcji. Ich prace wygrały(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wiele(odnośnik otworzy się w nowym oknie) nagród(odnośnik otworzy się w nowym oknie), co według Fernandeza Rivasa podkreśla trafność zaproponowanego podejścia.
Od druku 3D do iniekcji u roślin
Udane opracowanie metody wstrzykiwania leków bez użycia igły może mieć duży wpływ na takie obszary jak produkcja addytywna, zwana również drukiem 3D. „Osadzanie niewielkich objętości różnych materiałów może zapewnić dodatkową kontrolę nad właściwościami nowych materiałów lub udoskonalić te już istniejące”, zauważa Fernandez Rivas, którego projekt BuBble Gun był finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W ciągu ostatnich kilku lat zespół testował podawanie w iniekcji substancji do roślin, skóry ex vivo oraz różnych płynów istotnych dla procesów chemicznych. Dzięki sukcesowi projektu Fernandez Rivas został współzałożycielem spółki spin-off, FlowBeams(odnośnik otworzy się w nowym oknie), która ma w przyszłości wprowadzić na rynek technologię bezigłową. „Niedawno otrzymaliśmy również grant EIC Transition(odnośnik otworzy się w nowym oknie) na podniesienie poziomu gotowości technologicznej produktu, a także otrzymaliśmy inne nagrody, w tym tegoroczną nagrodę CES Las Vegas Innovation(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”, mówi Fernandez Rivas. „Naszym ostatecznym celem jest opracowanie platformy technologicznej, która umożliwi zrównoważone rozwiązania przyjazne dla pacjentów: Future Under Our Skin(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”.
