De huid als platform voor gezondheidsoplossingen.

Onze huid, het grootste orgaan in het menselijk lichaam, biedt allerlei nog onbenutte mogelijkheden voor het bevorderen van onze gezondheid, volgens UT-wetenschapper David Fernandez Rivas.

Dit voorjaar organiseerde hij er een conferentie over op de Universiteit Twente (De huidige en toekomstige invloed van onze huid op onze kwaliteit van leven). En onlangs ontving hij een forse starterssubsidie van de Europese onderzoeksraad (European Research Council, ERC) voor zijn onderzoek op dit gebied. Fernandez Rivas richt zijn aandacht op twee onderwerpen die in zijn visie nauw met elkaar samenhangen en veel potentie bieden voor verbeterde gezondheidszorg: naaldloze injecties en functionele tatoeages. ‘Onze huid vertelt ons heel veel over onze gezondheid, ons gemoed en onze omgeving,’ zegt Rivas. ‘Denk bijvoorbeeld aan de kleur die je krijgt als je verliefd bent, of gestrest. Vlak onder het huidoppervlak is een rijke hoeveelheid van die informatie verkrijgbaar. Met een medische tatoeage, gebaseerd op een injectie van slimme inkt, zou je bijvoorbeeld een handig waarschuwingssysteem kunnen creëren die van kleur verandert als je huid dreigt te verbranden in de zon, of die waarschuwt dat de glucosebalans in je lijf is verstoord als je diabetespatiënt bent. Maar ook het injecteren van minuscule apparaatjes is een mogelijkheid: apparaten die het blote oog niet kan zien, maar die data verzamelen en afgeven in reactie op biomaterialen en lichaamsprocessen.’

Baanbrekend onderzoek

Centraal in de visie van Fernandez Rivas is een onderwerp waarnaar hij baanbrekend onderzoek doet: nauwkeurige, efficiënte en reproduceerbare injectie van vloeistoffen zonder naald. De naaldloze injectie is geschikt voor meerdere toepassingen: additive manufacturing, coatings en het toedienen van medicijnen en vaccinaties. ‘Het zonder naalden injecteren van dunne vloeistofstralen in zachte en heterogene onderlaag, zoals menselijk weefsel, is nu nog niet goed mogelijk,’ zegt hij. ‘We kunnen nog niet voldoende precisie bereiken als het gaat om de dosering, de diepte en de locatie onder de huid. Ons onderzoek is erop gericht die verfijning te realiseren.’

Ontdek waarom naaldloos injecteren belangrijk is en hoe het werkt in deze korte video van David Fernandez Rivas.

‘Ik ben dankbaar voor de kans om op hoog niveau wetenschappelijk onderzoek uit te voeren aan de Universiteit Twente. Het feit dat ik ben opgegroeid in Cuba, een ontwikkelingsland waar de economische omstandigheden heel anders zijn dan hier in Nederland, speelt een belangrijke rol in mijn drive om onderzoek te doen met maximale maatschappelijke impact. In Cuba is de gezondheidszorg goed geregeld. Toch zijn er overal, en op zoveel terreinen, kleine en grote verbeteringen mogelijk in de zorg. Met mijn werk op het gebied van naaldloze injecties kan ik zo’n concrete verbetering realiseren: een oplossing die bijdraagt aan vermindering van pijn, besmettingsgevaar en vervuiling. Alleen dat maakt dit onderzoek al de moeite waard.’

Meer precisie, meer personalisatie

Fernandez Rivas gelooft namelijk dat juist die precisie een van de mogelijke voordelen van naaldloos injecteren kan worden. ‘Naarmate we meer leren over de huid, zien we steeds meer mogelijkheden. Zo weten we nu al dat onze huid ’s ochtends anders reageert dan ’s avonds – en dat dezelfde injectie op twee verschillende momenten van de dag verschillend kan uitwerken. Bovendien hebben veel medicijnen juist in de huid – oftewel intradermaal – meer effect dan op grotere diepte. Ook het feit dat ieder mens een andere huid heeft kan betekenen dat we met naaldloos injecteren veel meer gepersonaliseerde behandelingen kunnen aanbieden. In de huidige praktijk met naaldinjecties is relatief weinig precisie, het is one-size-fits-all. We injecteren bijvoorbeeld relatief hoge doses van een middel diep in de spiermassa, omdat we dan zeker weten dat het enig effect zal hebben. Met naaldloos injecteren zal de precisie en de personalisatie toenemen.’

Met behulp van laser

De naaldloze injectietechniek die Fernandez Rivas en zijn team ontwikkelen lijkt op die van een inkjetprinter, zegt hij. ‘Het draait om het creëren van de juiste holte in de huid met behulp van laser. Een continue laserstraal – ook wel continuous-wave laser genoemd -  verhit de toe te dienen vloeistof, die vervolgens in druppelvorm wordt gelanceerd dwars door de opperhuid heen gaat en daarna afremt in het weefsel daaronder. De lancering door de opperhuid is al gelukt; nu is het een kwestie van verfijnen en preciseren.’

Naalden zijn ooit bedacht omdat de opperhuid vrij taai is. Vandaag de dag worden er wereldwijd zo’n twaalf miljoen per dag gebruikt – én weggegooid. Fernandez Rivas: ‘Met naaldloos injecteren kunnen we niet alle naalden vervangen, maar wel een flink verschil maken: minder afval, maar ook minder besmettingskans en potentiële inwendige schade. En minder pijn natuurlijk: een naaldloze injectie is net als de steek van een mug – terwijl die plaatsvindt voel je niets, allen het effect daarna is merkbaar.’

Universitair docent David Fernandez Rivas
D. Fernandez Rivas (David)
Universitair docent in de Mesoscale Chemical Systems (MCS) vakgroep, faculteit Technische Natuurwetenschappen (TNW), UT | Onderzoeker bij het Department of Mechanical Engineering van MIT (Massachusetts Institute of Technology) | Oprichter InkBeams en mede-oprichter BuBclean

Aandachtsgebieden: bellen, cavitatie, hernieuwbare energie, procesintensivering door middel van microvloeistoffen