喷墨技术会取代皮下注射针头吗?

由:艾萨克·佩里克莱门茨

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打针从来不是件愉快的事。
保罗·伯恩斯Photodisc /盖蒂图片社

什么孩子没有经历过恐惧还有在医生办公室打针的焦虑感?即使对许多成年人来说,打针的经历也是不愉快的。如果护士能放弃针尖注射器不是很好吗?

或者,想想那些必须处理复杂的药物剂量安排的人,戴上专门的药物贴片会多么方便,它可以在一天中自动控制不同药物的输送。

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多亏了惠普公司(Hewlett-Packard)开发的一款新设备,这样的场景可能很快就会变成现实。这种设备可以被认为是一个计算机控制的药物贴片——类似于一个尼古丁补丁(尽管这个有点重)。这种贴片可以无痛地将精确数量的药物注射到体内。该补丁部分基于惠普现有的喷墨技术,部分基于涉及.喷墨系统控制药物在贴片中的流动,微针由硅、金属和可生物降解聚合物等材料制成,帮助药物通过皮肤[来源:图恩].

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这些聚合物微针大约有1毫米高。
照片由Gary Meek提供佐治亚理工学院

为了了解这种贴片,我们先来看看微针技术是如何工作的。微针装置通常由数百甚至数千根微小的微针组成,均匀地排列成有序的行和列。(想象一个床上的钉子只是规模小得多,也没那么可怕。)每一根微针都比人的头发直径还细,长度不到0.1毫米——刚好能穿透皮肤的外层。一根微针只能提供小剂量的药物,但整个阵列的微针可以提供相当多的量。

那么微针阵列是如何在不引起疼痛的情况下注射药物的呢?答案就在于每根微针的长度。因为每一根微针都很短,它能穿透你皮肤的最外层,叫做角质层,但不会到达皮肤的痛觉感受器(位于稍深的地方)。即使微针到达痛觉感受器,针的间距和大小也会阻止它们触发痛觉信号。它们的尺寸也比标准的皮下注射针造成的组织损伤小得多。

微针是将药物送入体内的好方法,但这和喷墨技术有什么关系呢?请继续阅读,看看电脑打印机是否会管理你的下一个流感射杀。

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喷墨药物输送

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这是未来的护士吗?
瑞安麦克维恩/ Photodisc /盖蒂图片社

药物输送贴片的喷墨部分精确地控制药物通过微针的流动,其方式类似于喷墨打印机的喷头控制墨水的流动。在热喷墨打印机中,每个喷嘴都有自己的储墨器,还包含一个电阻加热元件。当微处理器向每个加热元件发送电流时,元件周围的墨水迅速升温并膨胀,将指定数量的墨水从喷嘴中排出。在喷墨药物贴片中,一个类似的过程被用来精确地控制药物通过每个微针的尖端进入人体的流动。

就像彩色打印机可以控制多种颜色墨水的流动一样,喷墨药物输送系统也可以同时存储和输送多种药物。

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喷墨技术的用量控制有许多优点。例如,精确的药物剂量是很重要的。该微处理器控制的喷墨系统不仅能够提供精确的用量;它可以自动控制多种药物的复杂剂量计划。这种能力对于儿童或老年患者尤其有价值,因为他们可能很难跟踪他们的许多预定的药物。除此之外,该设备还可以执行许多其他有用的任务。例如,可以对微处理器进行编程,根据病人的血压或体温等生命体征递送药物[来源:Kanellos].

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安装在涂药器上的一组微针。
照片由Harvinder Gill提供佐治亚理工学院

虽然喷墨给药系统是一项突破性的技术,并已显示出很有前景的测试结果,但在商业化应用前仍有很长的路要走。就像所有的医疗设备一样,它必须经过由食品和药物管理局监督的一系列测试证明是安全有效的。另一个影响该设备采用的关键因素是它的成本。尽管成本会随着时间的推移而降低,但喷墨系统的电子和微型组件的制造成本可能会很高。

那么,喷墨技术会取代皮下注射针头吗?未来仍不明朗,但对于某些应用来说,答案似乎是肯定的。例如,在自动或精确剂量很重要的情况下,如糖尿病患者的胰岛素,喷墨技术的额外价格可能是可以忍受的。在其他情况下,没有喷墨控制的微针阵列系统可能是传统注射器的廉价替代品。

无论如何,似乎皮下注射针的恐怖统治将受到微小竞争的巨大挑战。

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来源

  • 肖恩·p·戴维斯;Martanto Wijaya;艾伦,马克·g·;普劳施尼马克·R。“中空金属微针用于糖尿病大鼠胰岛素输送。”卷,52。2005.
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  • “惠普宣布推出微针药物贴片,取代皮下注射针头。”科技喊。2007年9月11日。(2008年7月28日)http://www.techshout.com/hardware/2007/11/hp-announces-microneedle-drug-patch-replacing-hypodermic-needles/
  • Kanellos,迈克尔。“惠普的喷墨技术试图取代皮下注射针头。”CNET。2007年9月11日。(2008年7月28日)http://news.cnet.com/HPs-inkjet-tech-seeks-to-replace-hypodermic-needles/2100- 113933-6207236 .html
  • Keefe,鲍勃。“打印那一针——惠普技术帮助递送药物。”考克斯报纸。2007年9月13日。(2008年7月28日)http://www.coxwashington.com/news/content/reporters/stories/2007/09/13/BC_HP_SKINPATCH12_COX.html?cxtype=rss&cxsvc=7&cxcat=0
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  • 普劳施尼马克·R。微针经皮给药先进的药物递送评论。卷,56。2004.
  • 普劳施尼,马克R;萨米尔Mitragotri;兰格,罗伯特。《经皮给药的现状和未来潜力》自然评论。卷。3。2004.
  • 皮肤贴剂可能取代传统的注射事物的未来。http://thefutureofthings.com/news/1056/skin-patch-may-replace-traditional-injections.html
  • 沙利文,肖恩·p·;没吃,Niren;普劳施尼马克·R。用快速溶解聚合物微针进行微创蛋白递送。20卷。2008.
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