I2T2 (injetor inteligente para direcionamento de tecido): invenção de uma injeção altamente sensível que tem como alvo o tecido com precisão

Um novo injetor inovador que pode fornecer medicamentos em locais difíceis do corpo foi testado em modelos animais

As agulhas são a ferramenta mais importante em medicina pois são indispensáveis ​​na entrega de inúmeros medicamentos em nosso corpo. As seringas e agulhas ocas de hoje são usadas há décadas para extrair fluidos e sangue de nosso corpo e são importantes para muitos procedimentos médicos invasivos delicados como a diálise. Tentar atingir tecidos específicos usando uma agulha convencional de uma seringa é uma tarefa desafiadora e é limitada pela habilidade e níveis de precisão da equipe médica, pois este processo é principalmente guiado por seu próprio sentido de pressão e toque, uma vez que o tecido de cada paciente é diferente . Embora lesões ou infecções raramente tenham sido relatadas, às vezes uma vacina contra a gripe pode causar dor extrema e danos musculares. Nenhum novo design foi incorporado às agulhas padrão, especialmente no que diz respeito à sua precisão.

As agulhas tradicionais são difíceis e arriscadas para administrar medicamentos em regiões delicadas do nosso corpo, por exemplo, o espaço atrás do olho. O espaço supracoroidal (SCS), localizado entre a esclera e a coróide, na parte posterior do olho, é um local muito difícil de atingir com uma agulha convencional, principalmente porque a agulha tem que ser muito precisa e deve parar após ter passado pela esclera – cujo a espessura é inferior a 1 mm – para evitar qualquer dano à retina. Esta região é considerada importante para a entrega de muitos medicamentos. Qualquer lapso pode causar uma infecção grave ou até cegueira. Outras áreas desafiadoras são o espaço peritoneal no abdômen e o tecido entre a pele e os músculos e o espaço epidural ao redor do cordão espinhal onde a anestesia peridural é administrada durante o parto vaginal.

Uma nova agulha sensível à pressão

Em um estudo publicado no Engenharia Biomédica da Natureza pesquisadores do Brigham and Women's Hospital, nos EUA, projetaram um romance inteligente e altamente preciso injeção para direcionamento de tecidos - chamado de I2T2 (injetor inteligente para direcionamento de tecidos). Eles visavam melhorar o direcionamento do tecido ao mesmo tempo em que mantinham o design limpo, simples e prático. o I2T2 dispositivo foi criado usando agulha hipodérmica padrão e outras partes de seringas vendidas comercialmente e funcionalmente I2T2 consiste em pequenas modificações no sistema de seringa-agulha tradicional. É uma agulha deslizante que pode penetrar a camada externa do tecido, então ela pode parar automaticamente na interface de duas camadas de tecido e liberar o conteúdo da seringa na área alvo conforme o usuário empurra o êmbolo da seringa.

O I2T2 consiste em um êmbolo de empurrar, um êmbolo de agulha, um batente mecânico, fluido e uma agulha móvel. A agulha é montada no êmbolo da agulha, que é um suporte deslizante que permite um movimento preciso ao longo do eixo do corpo da seringa. Primeiro, a ponta da agulha é inserida no tecido em uma profundidade rasa, mas apenas o suficiente para evitar qualquer fluxo de fluido através da agulha. Este estágio é denominado 'pré-inserção'. O corpo da seringa evita a penetração desnecessária e o bloqueio mecânico do êmbolo da agulha evita o movimento indesejado da agulha para trás. Durante a segunda fase, denominada 'penetração no tecido', o fluido interno é pressurizado ao empurrar o êmbolo. As forças motrizes que agem na agulha (que permitem o movimento da agulha para frente) superam as forças opostas (que se opõem ao movimento da agulha) e avançam a agulha mais profundamente no tecido enquanto o corpo da seringa permanece imóvel. Essas forças desempenham um papel crítico no controle do movimento da agulha e também em sua parada automática. Quando a ponta da agulha entra no espaço alvo desejado, o fluido começa a sair de modo a reduzir a pressão interna que irá então diminuir a força motriz abaixo da força oposta e isso irá subsequentemente parar a agulha na interface da cavidade. Durante esta terceira fase, denominada 'distribuição direcionada', o fluido da seringa é distribuído na cavidade com menor resistência à medida que o usuário empurra o êmbolo em um único movimento contínuo. A posição da agulha agora está fixada na interface tecido-cavidade. Uma vez que cada tecido biológico em nosso corpo tem uma densidade diferente, um sensor integrado neste injetor inteligente detecta a perda de resistência conforme ele se move através de um tecido mais macio ou uma cavidade e, em seguida, para automaticamente seu movimento quando a ponta da agulha penetra no tecido oferecendo menor resistência.

O I2T2 foi testado em extraído tecido amostras e três modelos animais, incluindo ovelhas, para avaliar a sua precisão de entrega nos espaços supracoroidal, epidural e peritoneal. A injeção detecta automaticamente qualquer alteração na resistência, a fim de fornecer o medicamento com segurança e precisão em testes pré-clínicos. O injetor decide instantaneamente, permitindo um melhor direcionamento do tecido e um mínimo de ultrapassagem em qualquer local indesejado além do tecido alvo que poderia causar lesões. O estudo será estendido para testes pré-clínicos em humanos e, em seguida, para testes nos próximos 2-3 anos para avaliar a utilidade e segurança do injetor.

O I2T2 preserva a simplicidade e o custo-benefício equivalentes às agulhas de seringa padrão. A principal vantagem do injetor I2T2 é que ele exibe um nível mais alto de precisão e não depende das habilidades do pessoal de operação, pois o injetor pode sentir a perda de resistência quando encontra um tecido mais macio ou uma cavidade e, em seguida, para de avançar a agulha e começa a entregar sua carga de agente terapêutico no espaço-alvo. O dispositivo de êmbolo da seringa é um sistema mecânico simples e não requer componentes eletrônicos adicionais. A tecnologia do injetor I2T2 é uma nova plataforma para alcançar um melhor direcionamento do tecido em locais diferentes e difíceis do corpo. A agulha é simples e fácil de fabricar com baixo custo. Nenhuma técnica ou treinamento adicional foi necessário para operá-lo. Essa tecnologia versátil, sensível, econômica e fácil de usar pode ser promissora para várias aplicações clínicas.

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{Você pode ler o artigo de pesquisa original clicando no link DOI fornecido abaixo na lista de fontes citadas}

Fontes)

Chitnis GD et al. 2019. Um injetor mecânico com sensor de resistência para a distribuição precisa de líquidos ao tecido-alvo. Natureza Engenharia Biomédica. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2