Siringhe e aghi cavi sono stati usati per somministrare farmaci per più di un secolo. Però, la precisa implementazione di questi dispositivi dipende dall'operatore, e può essere difficile somministrare farmaci a regioni delicate come lo spazio sopracoroidale nella parte posteriore dell'occhio. Gli investigatori del Brigham and Women's Hospital hanno sviluppato un iniettore intelligente altamente sensibile per il targeting tissutale (i2T2) che rileva i cambiamenti nella resistenza al fine di fornire farmaci in modo corretto e sicuro nei test preclinici. I loro risultati sono pubblicati in Ingegneria biomedica della natura .

"Prendere di mira tessuti specifici utilizzando un ago convenzionale può essere difficile e spesso richiede un individuo altamente qualificato, ", ha affermato l'autore corrispondente senior Jeff Karp, dottorato di ricerca, Professore di Medicina al Brigham. "Nel secolo scorso c'è stata un'innovazione minima per l'ago stesso, e abbiamo visto questa come un'opportunità per svilupparci meglio, dispositivi più precisi. Abbiamo cercato di ottenere un migliore targeting dei tessuti mantenendo il design il più semplice possibile per facilità d'uso".

Una posizione difficile da raggiungere con un ago standard è lo spazio sopracoroidale (SCS), che si trova tra la sclera e la coroide nella parte posteriore dell'occhio. L'SCS è emerso come un luogo importante per la somministrazione dei farmaci ed è difficile da raggiungere perché l'ago deve fermarsi dopo aver attraversato la sclera, che è meno di 1 millimetro di spessore (circa la metà dello spessore di un quarto degli Stati Uniti), per evitare di danneggiare la retina. Ulteriori obiettivi tissutali comuni includono lo spazio epidurale intorno al midollo spinale (utilizzato per l'anestesia epidurale per alleviare il dolore durante il travaglio), lo spazio peritoneale nell'addome, e tessuto sottocutaneo tra la pelle e i muscoli.

Il dispositivo i2T2 è stato fabbricato utilizzando un ago ipodermico standard e parti di siringhe disponibili in commercio. I tessuti del corpo hanno densità diverse, e l'iniettore intelligente sfrutta le differenze di pressione per consentire il movimento dell'ago in un tessuto bersaglio. La forza trainante, le forze massime e la forza di attrito dell'iniettore sono state testate utilizzando una macchina di prova universale. Il feedback dell'iniettore è istantaneo, che consente un migliore targeting del tessuto e un overshoot minimo (iniettando oltre il tessuto bersaglio) in una posizione indesiderata.

L'i2T2 è stato testato su tessuto di tre modelli animali per esaminare l'accuratezza della consegna nel sopracoroide, epidurale, peritoneale e sottocutaneo. Utilizzando sia il tessuto estratto che un modello animale, i ricercatori hanno scoperto che l'i2T2 previene le lesioni da overshoot e consegna con precisione i farmaci nella posizione desiderata senza alcun addestramento aggiuntivo o tecnica specializzata.

Nei modelli preclinici, i ricercatori hanno riportato un'elevata copertura dell'agente di contrasto nella sezione posteriore dell'occhio, indicando che il carico utile era stato iniettato nella posizione corretta. I ricercatori hanno anche mostrato che l'iniettore potrebbe fornire cellule staminali nella parte posteriore dell'occhio che potrebbero essere utili per le terapie rigenerative.

"Le cellule staminali iniettate nel SCS sono sopravvissute, indicando che la forza di iniezione e il transito attraverso l'SCS erano delicati sulle cellule, " disse Kisuk Yang, un co-autore e borsista post-dottorato nel laboratorio di Karp. "Questo dovrebbe aprire la porta a terapie rigenerative per i pazienti che soffrono di patologie oculari e non solo".

"Questo iniettore intelligente è una soluzione semplice che potrebbe essere rapidamente avanzata per i pazienti per aiutare ad aumentare la precisione del tessuto target e ridurre le lesioni da overshoot. Abbiamo completamente trasformato gli aghi con una piccola modifica che consente di ottenere un migliore targeting del tessuto, " ha detto il primo autore Girish Chitnis, dottorato di ricerca, un ex borsista postdottorato nel laboratorio di Karp. "Questa è una piattaforma tecnologica, quindi gli usi potrebbero essere molto diffusi."

"I2T2 aiuterà a facilitare le iniezioni in punti difficili da raggiungere nel corpo, " disse Miguel González-Andrades, dottore, dottorato di ricerca, oculista coautore del manoscritto e collaboratore del laboratorio di Karp. "Il prossimo passo verso l'uso umano è dimostrare l'utilità e la sicurezza della tecnologia in modelli di malattia preclinici rilevanti".