Nuevo método de inyección de reactivos sin aguja reduce la propagación de enfermedades infecciosas

Actualmente, la administración de medicamentos para el tratamiento y la prevención de enfermedades se realiza comúnmente con inyectores con agujas metálicas. Sin embargo, dado que la aguja entra en contacto directo con la mucosidad y la sangre del paciente, el uso de diferentes jeringas ha sido durante mucho tiempo un problema global significativo en términos de propagación de enfermedades infecciosas. Para abordar este problema, se han desarrollado sistemas de inyección de medicamentos sin aguja en todo el mundo. La mayoría de estos sistemas funcionan perforando la piel y administrando el medicamento a través de un chorro de agua a alta presión. Ahora, investigadores han desarrollado un generador de microburbujas inducido eléctricamente que utiliza oscilaciones mecánicas repetitivas impulsadas por la dinámica de las microburbujas para la inyección sin aguja. En comparación con los inyectores sin aguja existentes, este método es más rentable, fácil de usar y se puede integrar a la perfección en los dispositivos médicos existentes.

La innovadora técnica de inyección sin aguja, desarrollada por científicos de la Universidad de Kyushu (Fukuoka, Japón), mejora la profundidad de la inyección de fármacos mediante la reflexión de las ondas de choque, facilitada por la dinámica de las microburbujas. El principio básico de esta técnica de inyección sin aguja se basa en la reflexión de ondas de choque generadas por la dinámica de las microburbujas. Al aplicar un pulso de voltaje a un electrodo, se genera un campo eléctrico de alto voltaje en su punta, lo que provoca la formación de una microburbuja. La microburbuja se expande y contrae, y al colapsar, genera una onda de choque que crea un microchorro. Tras el primer pulso de voltaje, la onda de choque se transmite al tejido, haciéndolo vibrar sin perforarlo. A continuación, se forma el microchorro, que perfora el tejido.

Durante el segundo pulso de voltaje, la onda de choque se transmite al tejido y provoca que la perforación se expanda a medida que el tejido vibra. El microchorro profundiza aún más la perforación. Este proceso se repite durante 3000 ciclos, lo que resulta en una inyección tisular eficaz. Los investigadores introdujeron un reflector semielipsoidal para reflejar la onda de choque de la microburbuja.Tras el colapso de la microburbuja, la onda de choque se transmite en todas las direcciones. Solo la parte de la onda que se dirige hacia el objetivo contribuye a expandir la herida, mientras que la mayor parte de la energía mecánica se pierde. Sin embargo, la onda de choque que se aleja del objetivo es reflejada por el reflector semielipsoidal y redirigida hacia el objetivo. Esta onda reflejada vuelve a expandir la herida, mejorando progresivamente la capacidad de perforación con cada generación de microburbujas.

Los resultados de esta investigación, publicados en la revista Cyborg and Bionic Systems, muestran que el uso de un dispositivo de reflexión de ondas de choque mejora la capacidad de introducción de reactivos del sistema de inyección sin aguja inducido por microburbujas eléctricas. Los investigadores compararon la profundidad de inyección con y sin la reflexión de ondas de choque y visualizaron la onda de choque mediante fotografía de Schlieren. Los resultados demostraron que el dispositivo de reflexión de ondas de choque mejoró la profundidad de inyección en aproximadamente 200 μm, lo que indica el potencial del método para la inyección eficaz de fármacos sin aguja.

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Universidad de Kyushu