UTFaculteitenTNWNieuwsVan springveer tot laser: naaldloze injectie steeds preciezer

Van springveer tot laser: naaldloze injectie steeds preciezer

Angst voor naalden is voor een deel van de mensen een reden om zich niet te laten vaccineren tegen Covid-19. Die angst is van alle tijden: niet voor niets zijn er al meer dan 150 jaar verschillende technieken in ontwikkeling om te injecteren zónder naald. De techniek die nu wordt ontwikkeld door UT-wetenschapper David Férnandez Rivas en zijn team, is steeds veiliger geworden. En de manier om de injectievloeistof snelheid te geven is preciezer te controleren evenals de doordringdiepte in het lichaam. Reden genoeg voor zijn promovendus Jelle Schoppink om de verschillende opties naast elkaar te zetten in een ‘perspective paper’ in het gezaghebbende Advanced Drug Delivery Reviews.

De naaldloze injectie die gebruikmaakt van een vloeistofjet die door een laser wordt verhit en voortgestuwd is een ontwikkeling die volop gaande is aan de UT en heeft ook al geleid tot de oprichting van het bedrijf FlowBeams. Het is een kansrijke ontwikkeling om naaldloos te kunnen injecteren of tatoeëren: het neemt voor mensen barrières weg, en zorgt ook voor reductie van de grote medische afvalberg. Belangrijk is ook dat de vloeistofjet goed controleerbaar is: niet méér vloeistof gebruiken dan nodig is, en ook doseren op geringe diepte onder het huidoppervlak.


Jelle Schoppink, onderzoeker naaldvrij injecteren
“Er zijn steeds meer aanwijzingen dat het belangrijk is om kleine volumes direct onder het huidoppervlak af te leveren, dat is in de dermis en de epidermis. Met lasergestuurde injectie zijn we daartoe in staat.”
Jelle Schoppink, onderzoeker naaldvrij injecteren

Kruisbesmetting

Die controle was anders tijdens de naaldloze massavaccinatie in het midden van de 20ste eeuw. De vloeistof kreeg zijn voorstuwing dankzij een samengedrukte en weer losgelaten veer. De indringdiepte was, met 2 tot 10 millimeter, groot en niet eenvoudig te controleren. Toen ook nog eens bleek dat een deel van het bloed terugkwam in de injector en zo voor besmetting van anderen kon zorgen, heeft de World Health Organisation (WHO) een einde gemaakt aan deze manier van injecteren. 

Verschillende technieken voor naaldloos injecteren, waarbij de kracht wordt gegenereerd door een springveer, samengeperst Gas, Een Piëzo-element, of uiteindelijk, een laser.

Voordelen laser

Toepassing van lasers lijkt, sinds een jaar of tien, het meest kansrijk, na experimenten met onder meer samengeperst gas en piëzo-elektrische krachtoverbrenging. Met lasergestuurde jets begon aan de Universiteit Twente de groep Physics of Fluids van Detlef Lohse en Michel Versluis, met een zogenaamde gepulste laser. De groep van David Fernández Rivas kiest tegenwoordig voor een continue laser. Onder meer spelen de lagere kosten van de laser daarbij een rol. De controle over de vloeistofdynamica is in beide gevallen groot: niet alleen wordt er zo geen injectievloeistof verspild, het is goed mogelijk om precies in de dermis of epidermis te injecteren. De typische diepte is dan 0.1 millimeter tot 1 millimeter. Het feit dat de injectievloeistof wordt verhit door de laser, lijkt de werking niet negatief te beïnvloeden.

Ook is het, gelet op de issues met vroege technieken, goed mogelijk om terugschietende jet te voorkomen. Hoewel de techniek nog niet op mensen is getest, zien tests op gels die op mensenhuid lijken, en op varkenshuid, er goed uit. Hoewel de spuitkop op dit moment nog wel vervangen moet worden, schat Schoppink in dat dit op termijn ook niet meer nodig is, zodat de hoeveelheid afval tot een minimum beperkt blijft.

SCHUURPAPIER

Daarmee is de injectie mét naalden niet helemaal van het toneel. Een alternatief voor volledig naaldvrij injecteren is de toepassing van micronaaldjes waaraan de UT ook heeft gewerkt en die gefabriceerd worden met siliciumtechnologie. Die voel je nauwelijks, als een soort schuurpapier, en kunnen ook op geringe diepte en precies worden gebruikt. In combinatie met de lasergestuurde vloeistof jet, zouden de micronaaldjes als een soort ‘wegwijzer’ kunnen dienen voor heel precieze toediening op verschillende plekken tegelijk. 

Het brede ‘perspective’ artikel van Jelle Schoppink geeft daarmee niet alleen de historie en het huidige speelveld, met zijn concurrenten, maar verkent ook de mogelijkheden om technieken te combineren.

Het paper ‘Jet injectors for small volume delivery with lasers’, door Jelle Schoppink en David Férnandez Rivas, staat in Advanced Drug Delivery Reviews.

ir. W.R. van der Veen (Wiebe)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)
+31 53 489 4244 | +31 6 12185692
 w.r.vanderveen@utwente.nl
Gebouw: Spiegel Tuin