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Des chercheurs inventent une aiguille chirurgicale “qui sait où aller”

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Les seringues et les aiguilles creuses servent à administrer des médicaments depuis plus d’un siècle. Cependant, la mise en œuvre précise de ces dispositifs dépend de l’opérateur et il peut être difficile d’administrer des médicaments dans des régions délicates telles que l’espace suprachoroïdien à l’arrière de l’œil.

Les enquêteurs du Brigham and Women’s Hospital ont mis au point un injecteur intelligent hautement sensible pour le ciblage tissulaire (i2T2), qui détecte les modifications de la résistance afin de délivrer correctement et en toute sécurité des médicaments lors de tests précliniques. Leurs résultats sont publiés dans Nature Biomedical Engineering .

“Cibler des tissus spécifiques à l’aide d’une aiguille conventionnelle peut être difficile et nécessite souvent une personne hautement qualifiée”, a déclaré l’auteur principal correspondant, Jeff Karp, PhD, professeur de médecine au Brigham. “Au cours du siècle dernier, les aiguilles elles-mêmes n’avaient que peu d’innovations et nous y voyions une opportunité de développer des dispositifs de meilleure qualité et plus précis. Nous avons cherché à améliorer le ciblage des tissus tout en gardant la conception aussi simple que possible pour en faciliter l’utilisation. ”

Un endroit difficile à cibler avec une aiguille standard est l’espace suprachoroïdien (SCS), situé entre la sclérotique et la choroïde à l’arrière de l’œil. Le SCS est devenu un lieu important pour l’administration des médicaments et est difficile à cibler car l’aiguille doit s’arrêter après la transition à travers la sclérotique, qui a une épaisseur inférieure à 1 millimètre (environ la moitié de l’épaisseur d’un quartier américain), pour ne pas endommager la rétine. . Parmi les autres cibles tissulaires communes figurent l’espace épidural autour de la moelle épinière (utilisé pour l’anesthésie épidurale pour soulager la douleur pendant le travail), l’espace péritonéal de l’abdomen et le tissu sous-cutané entre la peau et les muscles.

Le dispositif i2T2 a été fabriqué à l’aide d’une aiguille hypodermique standard et de pièces provenant de seringues disponibles dans le commerce. Les tissus corporels ont des densités différentes et l’injecteur intelligent exploite les différences de pression pour permettre le déplacement de l’aiguille dans le tissu cible. La force motrice, les forces maximales et la force de frottement de l’injecteur ont été testées à l’aide d’une machine d’essai universelle. La rétroaction de l’injecteur est instantanée, ce qui permet un meilleur ciblage des tissus et un dépassement minimal (injection au-delà du tissu cible) dans un emplacement indésirable.

Le i2T2 a été testé sur des tissus provenant de trois modèles animaux afin d’examiner l’exactitude de la délivrance dans les espaces suprachoroïdiens, épidural et péritonéal, ainsi que par voie sous-cutanée. En utilisant à la fois des tissus extraits et un modèle animal, les chercheurs ont découvert que le i2T2 évitait les blessures par dépassement et distribuait avec précision le médicament à l’emplacement souhaité, sans formation supplémentaire ni technique spécialisée.

Dans des modèles précliniques, les chercheurs ont signalé une forte couverture d’agent de contraste dans la partie postérieure de l’œil, indiquant que la charge utile avait été injectée au bon endroit. Les chercheurs ont également montré que l’injecteur pouvait délivrer des cellules souches à l’arrière de l’œil, ce qui pourrait être utile pour les thérapies régénératives.

“Les cellules souches injectées dans le SCS ont survécu, indiquant que la force d’injection et le transit à travers le SCS étaient doux pour les cellules”, a déclaré Kisuk Yang, co-auteur et stagiaire postdoctoral du laboratoire de Karp. “Cela devrait ouvrir la porte aux thérapies régénératives pour les patients souffrant d’affections de l’œil et au-delà.”

“Cet injecteur intelligent est une solution simple qui pourrait être rapidement proposée aux patients afin d’accroître la précision des tissus cibles et de réduire les blessures par dépassement. Nous avons complètement transformé les aiguilles avec une petite modification qui permet de mieux cibler les tissus”, a déclaré le premier auteur, Girish Chitnis, PhD. ancien boursier postdoctoral dans le laboratoire de Karp. “Il s’agit d’une technologie de plate-forme, les utilisations pourraient donc être très répandues.”

“Le i2T2 facilitera les injections dans des endroits difficiles à cibler dans le corps”, a déclaré Miguel González-Andrades, MD, PhD, ophtalmologiste co-auteur du manuscrit et collaborateur du laboratoire de Karp. “La prochaine étape vers l’utilisation humaine consiste à démontrer l’utilité et la sécurité de la technologie dans des modèles de maladies précliniques pertinents.”

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