Газета «Новости медицины и фармации» 10 (416) 2012

Американские ученые  разработали шприц без иглы

Результаты работы профессора Иана Хантера (Ian Hunter) и его коллег из Массачусетского технологического института (MIT) опубликованы в журнале Medical Engineering & Physics.

Действие устройства основано на силе, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу — силе Лоренца. Внутри шприца расположен мощный магнит небольшого размера, окруженный проволочной катушкой. В свою очередь, к катушке прикреплен поршень, часть которого находится внутри ампулы с лекарством.

Под воздействием силы тока катушка приводит в движение поршень, выбрасывающий препарат из ампулы со скоростью 314 метров в секунду — почти со скоростью звука. Струя жидкости шириной с комариный хобот протыкает кожу и доставляет лекарство в ткани на нужную глубину. Чтобы облегчить адсор­бцию препарата, скорость потока после проникновения под кожу снижается.

Изменять скорость и давление жидкости, а также глубину проникновения лекарства можно при помощи силы тока. Авторы разработки отмечают, что широкий спектр регулируемых параметров позволяет делать инъекции даже через барабанную перепонку.

«Для инъекции препарата ребенку не требуется такого же высокого давления жидкости, как для взрослого. При использовании нашего устройства можно менять давление, и в этом его основное преимущество», — цитируются в сообщении слова одного из соавторов разработки Кэтрин Хоган (Catherine Hogan). Теперь ученые планируют создать новую версию шприца, при помощи которого в качестве инъекций можно будет впрыскивать порошковые препараты.

Исследователи считают, что новая разработка будет полезна не только пациентам, которые по разным причинам боятся инъекций, но и сотрудникам медицинских учреждений. По данным Центров контроля и профилактики заболеваний США (CDC), сотрудники больниц 385 тысяч раз в год страдают от случайных уколов шприцами.

Напомним, в 2010 году американские ученые разработали уникальную методику по вакцинации человека, они предложили заменить ненужные болезненные уколы пластырями-прививками.

Исследователи разрабатывают «искусственный нос», 
который по запаху сможет обнаружить различные заболевания

Исследовательская группа, в состав которой входят ученые из восьми европейских научно-исследовательских организаций различных направлений, работает над реализацией проекта, финансируемого Европейским Союзом, под названием Bioelectronic Olfactory Neuron Device (BOND). Цель этого проекта заключается в создании высокочувствительного и высокоизбирательного химического датчика, электронного устройства, которое сможет обнаружить и идентифицировать запахи различных типов и природы.

Основу системы BOND составляет массив электродов с «обонятельными рецепторами», которые вырабатывают слабые электрические сигналы, соответствующие наличию в запахе того или иного химического соединения. Сигналы с датчиков принимаются, усиливаются и оцифровываются. С помощью массивов таких датчиков можно проанализировать различные запахи, весьма точно определить их химический состав, что поможет в диагностике заболевания, спровоцировавшего появление запаха.

Такие «искусственные носы» являются инструментами нетравматичной и быстрой диагностики, которая позволяет определить большинство заболеваний на самой ранней стадии, когда другими методами определить что-либо еще не удается. В свою очередь, такая ранняя диагностика позволит прервать различными способами зарождение заболевания, что имеет огромное значение для профилактики заболеваний, которые поддаются лечению только лишь на ранней стадии.

Идея использования таких «искусственных носов» для диагностики болезней давно не новая. К примеру, ученые из Университета Уорвика (University of Warwick) создали «электронный нос», который может выполнить анализ летучих органических соединений и определить разницу между диабетом и воспалительными заболеваниями кишечника. Но в большинстве случаев созданные устройства имеют весьма узкую направленность. Система BOND будет иметь значительно большие возможности, чем ранние системы, в первую очередь за счет использования массива датчиков химического анализа. Не последнюю роль в этом деле также сыграет искусственный интеллект, которым в той или иной мере будет наделена система и который сможет самостоятельно поставить правильный диагноз.

Новая технология нейрореабилитации позволила вернуть возможность движения
полностью парализованным существам

Ученым из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) удалось вернуть возможность снова двигаться полностью парализованным лабораторным крысам, спинной мозг которых был разрезан в двух местах для эксперимента. Исследователи вводили в спинной мозг специальные химические соединения и стимулировали нервные ткани с помощью электричества. Естественно, что после проведения таких процедур крыс пришлось обучать ходить и двигаться по-новому, для этого использовался специальный автоматизированный стенд с поддерживающими ремнями и растяжками. Новая технология, верну­вшая возможность двигаться парализованным существам, получила название «нейрореабилитация».

Грегуар Куртин (Gregoire Courtine), ведущий ученый группы, работавшей над данным проектом, утверждает, что им удалось повторно «разбудить» спинной мозг живого существа с помощью химикатов, электрического стимулирования и последующих тренировок.

«То, чего нам удалось достичь с помощью нейрореабилитации, — просто чудо. Буквально через несколько недель полностью парализованные крысы стали «атлетами», способными двигаться без каких-либо ограничений. И здесь мы говорим о 100-процентном выздоровлении. После нескольких недель применения химикатов, электрической стимуляции и тренировок наши крысы смогли свободно бегать, взбираться на лестницы и перебираться через препятствия».

Исследователи EPFL полагают, что их опыты со спинным мозгом крыс в недалеком будущем откроют замечательные перспективы для людей с повреждениями спинного мозга, у которых есть шанс снова обрести свободу движений. А через год или два уже запланированы первые испытания технологии нейрореабилитации на пациентах Центра повреждений спинного мозга университетской больницы «Балгрист» (Balgrist University Hospital Spinal Cord Injury Centre) в Цюрихе, Швейцария.

Информация о данных исследованиях, о технологии нейрореабилитации и ее возможностях была опубликована в последнем выпуске журнала Science.

Новая «лаборатория-на-чипе»  разделяет
частицы крови, используя принципы пинбольного игрового автомата

Подобно монетному автомату, способному отсортировать монеты различного достоинства по их весу и размерам, новое устройство, «лаборатория-на-чипе», может отделить друг от друга клетки крови различных типов и другие частицы, находящиеся в крови человека. Такое разделение позволит с помощью другого медицинского аналитического оборудования изучить постороннюю биологическую материю, находящуюся в крови, что может быть использовано для раннего обнаружения раковых и других опасных заболеваний.

«Лаборатория-на-чипе», разработанная исследователями из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University), пропускает поток крови через малую камеру, нижняя сторона которой покрыта рядами диагональных уступов различной высоты и ширины, что весьма напоминает препятствия в автомате для игры в пинбол. Различные параметры этих уступов позволяют отделять от потока только частицы с определенными размерами и массой, обеспечивая высокую селективность устройства в целом.

Более тяжелым частицам будет тяжело преодолеть высокие уступы, таким образом, они будут двигаться по диагональной траектории, удаляясь от основного потока. В конце концов весь поток крови будет разделен на несколько изолированных друг от друга потоков, состоящих преимущественно из частиц одного и того же вида. Помимо использования силы тяжести, в устройстве могут быть применены и другие методы воздействия на движущиеся частицы, позволяющие сортировать их и по другим характеристикам, таким как электрический заряд и реакция на магнитное поле.

Такая технология сортировки и разделения с успехом может быть использована и в других областях, далеких от медицины. С помощью такой технологии можно разделять наночастицы различных размеров из общей массы, получаемой при массовом производстве. Технология может быть использована для обнаружения некоторых химических веществ, в системах обеспечения безопасности и даже при производстве фотогальванических элементов солнечных батарей.

Подготовила Е.Приймак