تم نشر المقال بموافقة مجلة Scientific American Israel وشبكة Ort Israel.
نحمان غيرشونوفيتز
على مر السنين، حاول العلماء تطوير حقن غير مؤلمة، لتخفيف معاناة المرضى. إذا كان التطعيم لمرة واحدة أو فحص الدم، فهو ليس سيئًا للغاية، ولكن بالنسبة للمرضى الذين يأخذون الحقن كل يوم، فهذا كابوس حقيقي. ناهيك عن الأطفال (وحتى البالغين) الذين يخجلون من الحقن لدرجة الهستيريا.
ولإتقان تقنية الحقن هدف آخر، وهو تقليل الخوف من استخدام الإبر المستعملة، والتي يمكن أن تؤدي إلى انتقال البكتيريا والأمراض من شخص لآخر.
شهدنا منذ فترة قصيرة التوصيات النظرية للعلماء بتطعيم دول بأكملها ضد فيروس أنفلونزا الطيور لمنع تفشي وباء شبيه بالجدري. الحقن بدون إبر هو خيار يجب أخذه بعين الاعتبار في مثل هذه الحالات.
وفيما يلي استعراض لبعض التطورات البارزة في مجال الحقن.
تقنية البعوض
وحاول مهندسون من جامعة كانساي في أوساكا عام 2002 تقليد التقنية المتطورة المتمثلة في لسع البعوض الذي لا يسبب أي ألم.
الألم الذي نشعر به بعد لدغة البعوض ليس ألمًا حقيقيًا، بل هو إحساس حارق ولا يأتي في الواقع من اللدغة نفسها. أثناء اللدغة، تفرز أنثى البعوض (البعوضة نفسها لا تشارك في عادة مصاصي الدماء) مادة تمنع تجلط الدم، مما يسمح لها بامتصاص جزء من الدم الطازج غير المتخثر. وهذه المادة هي سبب التورم حول مكان اللدغة، وذلك بسبب حساسيتها للمادة، في حين أن اللدغة نفسها غير محسوسة تماما.
وبعد تحليل أدوات البعوضة، توصل المهندسون إلى نتيجة واحدة واضحة: عضتها لا تؤلم لأن خرطومها مسنن.
الإبرة اليوم لها سطح أملس وواسع، وعندما تلامس الجلد والأعصاب يحدث ألم مباشر ومستمر. يخترق خرطوم البعوضة الجلد في عدة نقاط صغيرة، وليس في نقطة واحدة سميكة.
ابتكر قائد البحث الدكتور سيجي أوياجي وفريقه من المهندسين إبرة صغيرة يبلغ طولها 0.1 ملم وقطرها 1.6 ملم. تبلغ سماكة جدران الإبرة 5 ميكرون (جزء من الألف من المليمتر). يتم توصيل حاوية بحجم XNUMX ملم بالإبرة لاحتواء الدم أو السوائل.
بدأ الفريق بإجراء تجارب على قطع من المطاط والسيليكون، والتي تحاكي بشكل موثوق نسبيًا رد فعل الجلد تجاه الثقب. تبين أن الإبرة مكسورة، وهي في الواقع المشكلة الرئيسية التي ظهرت. وبحسب الدكتور أوياجي، إذا انكسرت الإبرة أثناء الحقن تحت الجلد، فإن القطعة المكسورة قد تدخل مجرى الدم وتشكل جلطة، بل وقد تكون قاتلة إذا وصلت إلى الدماغ أو القلب.
وفي ذلك الوقت، قال الدكتور أوياجي إن الإبرة التي كان يحاول صنعها يمكن أن تصل إلى السوق في غضون خمس سنوات. حسنًا، نحن في انتظاره..
وبدون الإشارة إلى البعوض، قامت شركتان يابانيتان أخريان من طوكيو بتطوير أنحف إبرة في العالم. وبعد طريق مليء بالعقبات حتى إنشاء إبرة من هذه الرقاقة المعدنية الرقيقة.
جامعة كانساي، أوساكا، اليابان.
الطب بالموجات فوق الصوتية
قام روبرت لانجر، وهو مهندس كيميائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مع بعض زملائه، بتطوير SonoPrep في عام 2004، والذي تمت الموافقة عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، وجلب خطًا جديدًا إلى مجال الحقن والإبر.
يرسل جهاز Sonoperap، وهو جهاز صغير يعمل بالبطارية، نبضات صوتية بتردد منخفض بالموجات فوق الصوتية إلى الجلد لمدة 15 ثانية تقريبًا. تعمل الموجات الصوتية على إحداث شقوق في الجلد عن طريق تحويل جزيئات الدهون الموجودة في الطبقة الخارجية من الجلد إلى سوائل. هذا يسمح للأدوية بالاختراق في الداخل.
هذه الشقوق الصغيرة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، ويعود الجلد إلى حالته الطبيعية بعد يوم واحد. لا يشعر المريض بأي ألم لعدم مشاركة الأعصاب في عملية إدخال الدواء.
في هذه الأثناء، يتم استخدام جهاز لتقصير مدة عمل عامل مخدر يسمى "ليدوكائين"، من ساعة واحدة إلى خمس دقائق. وفي المستقبل، يخطط المطورون لإنتاج جهاز مراقبة بدون إبرة لاختبار نسبة السكر في الدم.
وجاءت إمكانية تطوير الجهاز بفضل التمويل من عدة مصادر، بما في ذلك مؤسسة العلوم الثنائية الأمريكية الإسرائيلية.
معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
سونترا - شركة روبرت لانجر الطبية
طلقة مسحوق
في عام 2005، بدأت شركة PowderMed في تسويق PMED. جهاز صغير يشبه ولاعة الموقد. يوجد في قاعدتها حجرة هيليوم مضغوطة تمارس ضغطًا يبلغ 2,400 كم/ساعة لإطلاق محتويات المحقنة تحت سطح الجلد. الجهاز يمكن التخلص منه وسهل الاستخدام. اربط نهايته بالجلد واضغط على الزر الموجود في الأعلى. لا يوجد ألم، لأن الأعصاب هنا أيضًا لا تدخل في الصورة.
يستخدم PMED تركيبة لقاح الحمض النووي. جزيئات البلازميد هي في الواقع عيانية، بحجم 1-3 ميكرون ويتم تقديمها كمسحوق جاف. يتم تحميل الجهاز في خرطوشة صغيرة مملوءة بالمسحوق. لا يحتاج المسحوق إلى التبريد، مما يسمح بنقل وتخزين مكونات اللقاح بشكل أسهل وأرخص.
عند الضغط على زر الحقن، يتحرك المكبس بسرعة عبر الهيليوم، مما يؤدي إلى تمزيق الخرطوشة وقذف المسحوق إلى الجلد. يتم إدخال المسحوق فوق النهايات العصبية مباشرة، حيث تتجمع الخلايا المنتجة للمناعة، وهذا أكثر فعالية بكثير من الحقن العادي الذي لا يستهدف هذه الخلايا بشكل محدد. ونتيجة لهذه الحقيقة، لا يلزم سوى جزء من الألف من جرعة المحقنة العادية لعلاج PMED، وهذا يمثل توفيرًا كبيرًا في تكاليف إنتاج الدواء.
شركة PowderMed - الشركة المصنعة لـ PMED
شركة BioJect - تنتج منتجًا مماثلاً
الاستنشاق بدلا من الحقن
منذ أكثر من عقد من الزمن، كان الملايين من الأشخاص الذين تعتمد حياتهم على حقن الأنسولين اليومية يتبعون تطورًا مبتكرًا يسمى "إكسوبيرا"، والذي من المفترض أن يحل محل الحقن اليومية. انتقل التطوير من شركة إلى أخرى، وتغيرت المواعيد النهائية مرارًا وتكرارًا، وتم إجراء التجارب السريرية والتحسينات خلال هذه الفترة الطويلة، وأخيرًا جاء اليوم الذي طال انتظاره وحصل الجهاز مؤخرًا على موافقة إدارة الغذاء والدواء.
ينجم مرض السكري بشكل أساسي عن فشل جسدي في إنتاج أو امتصاص الأنسولين، وهو هرمون يتم إنتاجه في البنكرياس ويتمثل دوره في تمكين التمثيل الغذائي الطبيعي والتحكم في مستويات السكر في الدم. يتناول مرضى السكر بدرجات معينة حقن الأنسولين يوميًا.
إن "Exovara" هو في الواقع جهاز استنشاق يشبه بشكل أساسي الجهاز الذي يستخدمه مرضى الربو. يقوم جهاز الاستنشاق هذا برش مسحوق الأنسولين في الرئتين دون أي ألم. تمر جزيئات الأنسولين الكبيرة نسبيًا إلى السطح الواسع للرئتين، ومن هناك إلى الدورة الدموية. إن استنشاقًا واحدًا بالقرب من الوجبة سيؤدي إلى استقرار مستوى السكر في الدم بشكل فعال مثل الحقن.
يستغرق الأمر القليل من الممارسة لمعرفة كيفية تشغيل الجهاز بسهولة. وبها ملحقات يجب تنظيفها أو استبدالها بشكل دوري. يجب استبدال الجهاز نفسه كل عام.
تنفس الصعداء للملايين الذين يستهلكون الأنسولين، والآن كل ما تبقى هو رؤية التطوير يبدأ في الوصول إلى الأسواق بطريقة منظمة، بعد هذا الطريق الطويل.
سانوفي أفنتيس - شريك التصنيع
فايزر – شركة شريكة للتنمية
ضمادة طبية
يمكنك دائمًا أن تتعجب من الطريقة التي تمر بها السوائل عبر خلايا الجسم، في العديد من الأماكن عبر أنابيب بروتينية صغيرة. في إبداعات النانو، مثل القنوات وقنوات نقل السوائل، يتم الكشف عن الفشل بكل مجده، حيث تمر السوائل ببطء شديد. إذا كان الأمر كذلك، فحتى عندما يتمكنون أخيرًا من إنتاج نوع من الإبرة رفيعة جدًا بحيث لا تؤذي الأعصاب، فإن الحقن أو ضخ السوائل سيستغرق وقتًا طويلاً.
قام بروس هيندز بالتعاون مع علماء من جامعة كنتاكي بتطوير أنابيب نانوية قادرة على تحريك السوائل بمعدل أسرع بـ 10,000 مرة من التدفق الممكن في الأنابيب العادية.
وهي عبارة عن قصب نانوية كربونية مجوفة، وأحزمة رفيعة من الجرافيت يتم لفها في أنابيب يبلغ قطرها سبعة أجزاء من المليار من المليمتر. يُسكب بوليمر بين الأسطوانات يحاكي غشاء الخلية الزلق. يحيط هذا الغشاء بعشرات المليارات من الأنابيب في كل بوصة مربعة، ومع خصائص الكربون الموصلة، فإنه يسمح للسوائل بالتدفق بمعدل مرتفع، دون أي احتكاك، وهو التوقف الرئيسي في الأنابيب من النوع العادي.
ومن بين الاستخدامات العديدة التي سيمكنها هذا التطور، يمكننا أن نتوقع الضمادات التي ستزود الجسم بالأدوية بطريقة سريعة وغير مؤلمة، مباشرة من خلال الجلد. ولمنع مرور الجزيئات غير المرغوب فيها، قام العلماء بتركيب مستقبلات كيميائية ستكون بمثابة مرشح يسمح فقط للبروتينات المتوافقة بالمرور، بحيث تكون الضمادات ذات الأحشاء النانوية آمنة وفعالة للاستخدام.
موقع جامعة كنتاكي
صفحة بروس هند
________________
نحمان غيرشونوفيتز كاتب متدين وباحث متعدد التخصصات. على موقعه الشخصي "صفرا وسيفا" يكتب القصص والفكاهة إلى جانب مجموعة متنوعة من مجالات الحياة والتكنولوجيا، ويخترع أيضًا أساطير التكنولوجيا.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~477020839~~~82&SiteName=hayadan
