Smart intravenøs nål mykner ved innføring i en blodåre – Physics World

Smart intravenøs nål mykner ved innføring i en blodåre – Physics World

Tidsstempel: 4. januar 2024 4:30

Variabel stivhet P-CARE intravenøs nål
Tryggere, mindre smertefulle injeksjoner Illustrasjon av den variable stivheten P-CARE intravenøs nål, hvis mekaniske egenskaper kan endres av kroppstemperatur. (Med tillatelse: KAIST Bio-Integrated Electronics and Systems Research Group)

Hvis en medisinsk intravenøs (IV) nål kunne mykne ved innføring i kroppen, for å matche mykheten til biologisk vev, vil pasienter oppleve mindre smerte under injeksjon av medikamenter, være mer komfortable mens de får IV-væsker og ha mindre risiko for vevsskade på blodåreveggen. Et tverrfaglig team av forskere i Korea har laget nettopp en slik enhet.

Forskerne fra Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), utvikler en IV-nål med en stivhet og form som avhenger av kroppstemperaturen. Den fasekonverterbare, tilpassede og ikke-gjenbrukbare, eller "P-CARE", nålen er laget av gallium (et mykt metall med et smeltepunkt på 29.76 °C), som danner den hule mekaniske nålerammen, innkapslet i en høy- rivefast myk silikon.

Nålen er stiv ved romtemperatur og kan punktere mykt biologisk vev. Når den først er satt inn i kroppen, blir den imidlertid myk og fleksibel på grunn av den høyere lokale vevstemperaturen og kan dynamisk tilpasse seg vevsdeformasjon samtidig som den leverer væske pålitelig. Det er viktig at nålen beholder sin myke tilstand når den fjernes fra kroppen, og forhindrer upassende gjenbruk eller utilsiktede nålestikkskader.

I stiv modus har P-CARE-nålen høy bøyestivhet og en innføringskraft som ligner på et standard 18 gauge IV-kateter. Den har en maksimal oppnåelig strømningshastighet som kan sammenlignes med et standard 22 gauge IV-kateter og kan pålitelig levere væske opp til en bøyeradius på 5 mm. Når den først er i myknet modus i venen, er P-CARE-nålens krumning upåvirket av strømningshastigheten til væsken som leveres gjennom den indre kanalen (ved bruk av typiske strømningshastigheter for standard IV-katetre).

Skriver inn Naturbiomedisinsk ingeniørfag, forklarer forskerne at stivhetsjustering med overlegen vevstilpasningsevne er en unik egenskap ved P-CARE-nålen. "[Dette] overvinner den grunnleggende begrensningen til de konvensjonelle IV-tilgangsenhetene, som har en iboende høy og fast stivhet og kan føre til vevstraumer på injeksjonsstedet, spesielt når pasienten beveger seg, på grunn av det store mekaniske misforholdet mellom den stive nålen og bløtvev», skriver de.

Sammenligning av intravenøse tilgangsenheter
Myk og fleksibel Ytelse av vanlige intravenøse tilgangsenheter og P-CARE-nålen. Skaleringsstenger: 5 mm. (Med tillatelse: KAIST Bio-Integrated Electronics and Systems Research Group)

Hovedetterforskere Jae-Woong Jeong og Won-Il Jeong og kolleger integrerte også en tynnfilmstemperatursensor i P-CARE-nålen for temperaturføling i kroppen. Under en IV-medisinering kan pasienter på sykehus oppleve endringer i kjernekroppstemperaturen eller utilsiktet lekkasje av infundert væske i de subkutane lagene. Slike tilstander må overvåkes skikkelig, da de kan føre til komplikasjoner som krever ytterligere medisinske prosedyrer. Gjennom in vivo musestudier og ex vivo eksperimenter i svinemuskelvev, viste forskerne den pålitelige temperaturfølende evnen til P-CARE-nålen på stedet.

Laget presterte også 14 dager in vivo biokompatibilitetsstudier på mus. Resultatene viste at P-CARE-nåler forårsaket betydelig mindre betennelse enn standard IV-tilgangsenheter av tilsvarende størrelse laget av metallnåler eller plastkatetre når de ble satt inn i muskelvev. P-CARE-nålen var også i stand til å levere medisiner like pålitelig som de kommersielle IV-tilgangsenhetene.

Forskerne håper at den myknende IV-nålen vil bli oversatt for klinisk bruk. Dette vil kreve flere systematiske studier, de første for å fastslå sikkerhetsnivået til enheten, benchmarked til US Food and Drug Administration (FDA) krav. Teamet forbedrer også kontinuerlig utformingen, strukturen og emballasjen til nålen, for ytterligere å evaluere dens langsiktige pålitelighet og sikkerhet ved bruk i blodåren.

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden