Leki wstrzykiwane bez użycia igły

Dzięki zapadaniu się mikropęcherzyków powstających pod wpływem prądu elektrycznego można wstrzykiwać leki bez użycia igły – informuje pismo „Cyborg and Bionic Systems”.

„Opracowaliśmy elektrycznie indukowany generator mikropęcherzyków”

.Podawanie leków czy szczepionek zazwyczaj odbywa się za pomocą strzykawki z metalową igłą. Jednak ze względu na bezpośredni kontakt igły z krwią pacjenta, rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych za pomocą strzykawek od dawna stanowi problem na całym świecie.

Próbując rozwiązać ten problem, w wielu krajach opracowano systemy wstrzykiwania leków bez użycia igły. Większość tych systemów przebija skórę i wprowadza lek za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem.

Naukowcy z Kyushu University (Japonia) opracowali metodę powtarzalnej mechanicznej oscylacji z użyciem elektrycznie indukowanych mikropęcherzyków, która może zastąpić zastrzyk wykonywany z użyciem igły i strzykawki.

„Opracowaliśmy elektrycznie indukowany generator mikropęcherzyków do wstrzykiwania bez użycia igły poprzez powtarzające się oscylacje mechaniczne spowodowane dynamiką mikropęcherzyków. W porównaniu z istniejącymi wstrzykiwaczami bez igły można go łatwo zintegrować z istniejącymi urządzeniami medycznymi przy niskich kosztach i łatwej obsłudze” – powiedział autor, dr Yibo Ma z Kyushu University. – „W tych badaniach poprawiliśmy zdolność wprowadzania odczynnika za pomoca bezigłowego systemu iniekcji mikropęcherzyków indukowanych elektrycznie, wykorzystując odbijanie fali uderzeniowej”.

Kiedy do elektrody przykładany jest impuls wysokiego napięcia, na jej czubku pojawia się skoncentrowane pole elektryczne i powstaje mikropęcherzyk. Mikropęcherzyk ten rozszerza się, a następnie zapada. Kiedy mikropęcherzyk się zapada, generowana jest fala uderzeniowa i tworzy się mikrostrumień. Przy pierwszym impulsie napięcia fala uderzeniowa jest przekazywana do tkanki, a tkanka wibruje bez perforacji. Następnie tworzy się mikrostrumień i perforuje tkankę. Przy drugim impulsie napięcia fala uderzeniowa jest przekazywana do tkanki, a rana perforacyjna rozszerza się poprzez wibrację tkanki. Następnie mikrostrumień perforuje i pogłębia ranę. Proces ten powtarzano przez 3000 cykli, aby uzyskać wstrzyknięcie do tkanki. Autorzy badania proponują półelipsoidalny reflektor, aby odbijać falę uderzeniową po zapadnięciu się mikropęcherzyka, która inaczej rozprzestrzeniałaby sie we wszystkich kierunkach. Bez reflektora tylko część fali uderzeniowej przesyłana w kierunku powstającej rany rozszerza ja, a większość energii mechanicznej fali jest w ten sposób tracona.

Autorzy porównali głębokość wstrzyknięcia z odbiciem fali uderzeniowej i bez niego oraz zobrazowali falę uderzeniową za pomocą fotografii metodą Schlierena. Fotografia Schlierena (lub fotografia smugowa) to technika, która pozwala na wizualizację przepływu płynów, w tym powietrza, poprzez rejestrację zmian współczynnika załamania światła w tych płynach.

Uzyskane wyniki dowodzą, że użycie urządzenia odbijającego falę uderzeniową może poprawić głębokość penetracji odczynnika o około 200 mikrometrów. To pokazało potencjał tej metody w przypadku iniekcji bezigłowych. „W przyszłości zoptymalizujemy metodę odbicia fali uderzeniowej i skupimy falę uderzeniową, aby poprawić wydajność naszej metody iniekcji bezigłowych” — zapowiada Yibo Ma.

Era postantybiotykowa – co nas czeka?

.Niedawno w Wielkiej Brytanii opublikowany został szeroko komentowany w prasie anglojęzycznej raport Lorda Jamesa O’Neilla dotyczący przyszłości świata w tzw. erze postantybiotykowej. Dane są szokujące. W 2050 roku co 3 sekundy będzie umierał człowiek z powodu oporności antybiotykowej (AMR — antimicrobial resitance). Rocznie umrze 10 milionów osób. Więcej niż z powodu nowotworów (obecnie 8,3 mln osób rocznie), cukrzycy (1,5 mln osób rocznie) i wypadków drogowych (1,2 mln).

W kwietniu tego roku w USA pojawiły się doniesienia o odkryciu w badaniu moczu pacjentki bakterii E. coli opornych na najsilniejsze antybiotyki, tzw. „last resort”. Wciąż pojawiają się kolejne informacje (szczególnie często z krajów rozwijających się: Indii, Brazylii, również z RPA i Chin) o pojawieniu się szczepów opornych na antybiotyki z grupy „last resort”. Teraz bakterie oporne na najsilniejsze antybiotyki pojawiają się też w krajach rozwiniętych, co jest bardzo złym prognostykiem.

Powód coraz większej oporności bakterii na antybiotyki jest dość prozaiczny. W całej populacji bakterii istnieją osobniki o różnym stopniu oporności na działanie antybiotyków. Ta nie jest cechą zero-jedynkową (jest albo jej nie ma). Dobrym przedstawieniem mechanizmu powstawania groźnych i opornych na antybiotyki szczepów bakterii jest poniższa grafika. Selekcją nazywa się tu podanie antybiotyku, po którym populacja bakterii wyraźnie się zmniejszyła, jednak pozostałe osobniki są wysoce oporne i to one poprzez podziały komórkowe odbudują populację. Zakładając, że wyższa dawka leku (przyjęcie pełnej kuracji) pozwoliłaby wyeliminować również bardziej oporne bakterie, antybiotyk nie musiałby być czynnikiem selekcyjnym. Jest to oczywiście dość uproszczone wyjaśnienie zjawiska, które jak to zwykle bywa w przyrodzie, zależy od wielu czynników i ma dość skomplikowany przebieg. Jednym z istotniejszych elementów całego procesu jest mała, kolista cząsteczka DNA, zwana plazmidem, która może być przekazywana pomiędzy bakteriami jednego

gatunku, jak również międzygatunkowo. To właśnie w plazmidzie mogą być zawarte geny oporności antybiotykowej . [Dobre wyjaśnienie metod przekazywania informacji genetycznej u bakterii]

Oczywiście wysoka oporność na konkretny antybiotyk nie oznacza od razu przeżycia osobnika w każdych warunkach i przy każdej dawce leku. Dlatego tak ważne jest, by przechodzić pełną kurację antybiotykową, od pierwszej do ostatniej pigułki, by zabić nawet te najbardziej oporne osobniki.

Z drugiej strony —   nie zawsze antybiotyki są konieczne do wyleczenia pacjenta z infekcji. Często układ odpornościowy organizmu z pomocą zwykłych leków poradziłby sobie również z najbardziej opornymi bakteriami, co pozwoliłoby uniknąć wzrostu oporności na antybiotyk. Zbyt częste stosowanie antybiotyków to jedna z głównych przyczyn AMR. Według danych zawartych w raporcie agencji Centers for Disease Dynamics, Economic and Policy (CDDEP) z roku 2015, największy wzrost całkowitego użycia antybiotyków nastąpił w Indiach, gdzie w ciągu dziesięciu lat liczba kuracji antybiotykowych wzrosła aż o 50%, do 12 miliardów w 2010 roku. Nie jest tego w stanie zrównoważyć niewielki spadek ich stosowania w krajach rozwiniętych (w tym i w Polsce).

Tekst dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/bartosz-kabala-era-postantybiotykowa-co-nas-czeka/

PAP/MB