Un nouvel injecteur innovant capable d'administrer des médicaments à des endroits difficiles du corps a été testé sur des modèles animaux
Les aiguilles sont un outil essentiel en médecine , indispensables à l'administration de nombreux médicaments. Les seringues et les aiguilles creuses actuelles sont utilisées depuis des décennies pour prélever des liquides et du sang, et sont cruciales pour de nombreuses interventions médicales invasives et délicates, comme la dialyse. Cibler des tissus spécifiques avec une aiguille de seringue classique est une tâche complexe, limitée par l'habileté et la précision du personnel médical. Ce processus repose en grande partie sur leur perception de la pression et du toucher, chaque tissu étant différent au toucher. Bien que les blessures ou infections soient rares, une vaccination contre la grippe peut parfois provoquer des douleurs intenses et des lésions musculaires. Aucune innovation n'a été apportée aux aiguilles standard, notamment en ce qui concerne leur précision.
L'administration de médicaments à l'aide d'aiguilles traditionnelles est difficile et risquée dans les régions délicates du corps, comme l'espace suprachoroïdien (ECC) situé entre la sclère et la choroïde au fond de l'œil. L'ECC est une zone très difficile à cibler avec une aiguille conventionnelle, car celle-ci doit être extrêmement précise et s'arrêter après avoir traversé la sclère – dont l'épaisseur est inférieure à 1 mm – afin d'éviter toute lésion de la rétine. Cette région est considérée comme cruciale pour l'administration de nombreux médicaments. Toute erreur pourrait entraîner une infection grave, voire la cécité. Parmi les autres zones délicates, on peut citer la cavité péritonéale abdominale, les tissus situés entre la peau et les muscles, et l'espace épidural autour de la moelle épinière, où l'anesthésie péridurale est pratiquée lors d'un accouchement par voie basse.
Une nouvelle aiguille sensible à la pression
Dans une étude publiée dans Nature Biomedical Engineering, des chercheurs du Brigham and Women's Hospital (États-Unis) ont conçu un nouveau dispositif d'injection intelligent et de haute précision pour le ciblage tissulaire : l'I2T2 (injecteur intelligent pour le ciblage tissulaire). Leur objectif était d'améliorer le ciblage tissulaire tout en concevant un dispositif simple, pratique et facile à utiliser. L' I2T2 a été créé à partir d'une aiguille hypodermique standard et d'autres composants de seringues disponibles dans le commerce. Fonctionnellement, l'I2T2 repose sur de légères modifications du système seringue-aiguille traditionnel. Il s'agit d'une aiguille coulissante capable de pénétrer la couche externe du tissu, puis de s'arrêter automatiquement à l'interface entre deux couches tissulaires et de libérer le contenu de la seringue dans la zone cible lorsque l'utilisateur appuie sur le piston.
L'I2T2 se compose d'un poussoir poussoir, d'un poussoir à aiguille, d'une butée mécanique, d'un fluide et d'une aiguille mobile. L'aiguille est montée sur l'aiguille-piston qui est un support coulissant qui permet un mouvement précis le long de l'axe du corps de la seringue. Tout d'abord, la pointe de l'aiguille est insérée dans le tissu à faible profondeur, mais juste suffisamment pour éviter tout écoulement de fluide à travers l'aiguille. Cette étape est appelée « pré-insertion ». Le corps de la seringue empêche toute pénétration injustifiée et le verrouillage mécanique du piston de l'aiguille empêche le mouvement arrière indésirable de l'aiguille. Au cours de la deuxième étape appelée « pénétration dans les tissus », le fluide interne est mis sous pression en poussant le piston. Les forces motrices qui agissent sur l'aiguille (qui permettent le mouvement vers l'avant de l'aiguille) surmontent les forces opposées (qui s'opposent au mouvement de l'aiguille) et font avancer l'aiguille plus profondément à l'intérieur du tissu tandis que le corps de la seringue reste immobile. Ces forces jouent un rôle essentiel dans le contrôle du mouvement de l'aiguille ainsi que de son arrêt automatique. Lorsque la pointe de l'aiguille pénètre dans l'espace cible souhaité, le fluide commence à sortir de manière à réduire la pression interne qui abaissera alors la force motrice en dessous de la force opposée et cela arrêtera ensuite l'aiguille à l'interface de la cavité. Au cours de cette troisième étape appelée « distribution ciblée », le fluide de la seringue est délivré dans la cavité avec une résistance plus faible lorsque l'utilisateur pousse le piston dans un seul mouvement continu. La position de l'aiguille est maintenant fixée à l'interface tissu-cavité. Étant donné que chaque tissu biologique de notre corps a une densité différente, un capteur intégré dans cet injecteur intelligent détecte une perte de résistance lorsqu'il se déplace à travers des tissus plus mous ou une cavité, puis arrête automatiquement son mouvement lorsque la pointe de l'aiguille pénètre dans un tissu offrant une résistance inférieure.
L'injecteur I2T2 a été testé sur des échantillons de tissus extraits et sur trois modèles animaux, dont des moutons, afin d'évaluer la précision de son administration dans les espaces suprachoroïdien, épidural et péritonéal. L'injecteur détecte automatiquement toute variation de résistance, permettant ainsi une administration sûre et précise du médicament lors des essais précliniques. La prise de décision instantanée de l'injecteur permet un ciblage tissulaire amélioré et minimise les risques de fuites au-delà du tissu cible, évitant ainsi tout risque de lésion. L'étude sera étendue à des essais précliniques chez l'humain, puis à des essais cliniques dans les 2 à 3 prochaines années afin d'évaluer l'utilité et l'innocuité de l'injecteur.
I2T2 préserve une simplicité et une rentabilité équivalentes aux seringues-aiguilles standard. Le principal avantage de l'injecteur I2T2 est qu'il affiche un niveau de précision plus élevé et qu'il ne repose pas sur les compétences du personnel d'exploitation car l'injecteur peut détecter une perte de résistance lorsqu'il rencontre un tissu plus mou ou une cavité, puis il arrête d'avancer l'aiguille et commence à livrer sa cargaison d'agent thérapeutique dans l'espace cible. Le dispositif de piston de la seringue est un système mécanique simple et ne nécessite pas d'électronique supplémentaire. La technologie d'injection I2T2 est une nouvelle plate-forme pour obtenir un meilleur ciblage des tissus dans des endroits différents et difficiles du corps. L'aiguille est simple et facile à fabriquer avec de faibles coûts. Aucune technique ou formation supplémentaire n'était requise pour l'utiliser. Une technologie aussi polyvalente, sensible, rentable et conviviale pourrait être prometteuse pour de multiples applications cliniques.
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Sources)
Chitnis GD et al. 2019. Injecteur mécanique à détection de résistance pour l'administration précise de liquides à un tissu cible. Nature Biomedical Engineering. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0350-2
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