Injektion per Lasernadel

  • 21. September 2012

Hochdruck-Laserdüse kann Wirkstoffe in die oberen Schichten der Haut spritzen.

Zumindest bei einigen Arten von Injektionen könnte der schmerzhafte Pieks schon bald der Vergangenheit angehören. Mit Hilfe der Lasertechnik haben koreanische Forscher ein System entwickelt, mit dem sich ein äußerst dünner Strahl Flüssigkeit in die obersten Hautschichten injizieren lässt. Ein Patient bekommt davon nicht viel mehr zu spüren als einen kurzen Luftstoß. Den Druck und auch die Menge des injizierten Stoffes können die Forscher dank eines fein abstimmbaren Lasers sehr genau dosieren.

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Abb.: Zeitlupenaufnahme eines Mikrojets aus der Laserdüse. (Bild: Opt. Lett.)

Das System besteht aus einer Doppelkammer, die durch eine Membran in zwei Hälften geteilt ist. In der einen Kammer befindet sich Wasser, in der anderen der Wirkstoff. Durch einen 250 Mikrosekunden langen, intensiven Laserimpuls eines Er:YAG-Lasers mit 2940 Nanometern Wellenlänge wird im Wasser eine Dampfblase erzeugt. Dabei steigt der Druck in der Kammer stark an, die Membran gibt den Druck an die Wirkstoffseite weiter, und dieser wird mit einer Geschwindigkeit von rund 30 Metern pro Sekunde aus einer Öffnung geschossen. Der Flüssigkeitsstrahl ist dabei mit 150 Mikrometern Durchmesser nur knapp dicker als ein menschliches Haar und kann problemlos in die Haut eindringen, da sein Druck größer ist als die Widerstandsfähigkeit der Haut.

Tests an Meerschweinchen haben ergeben, dass der Wirkstoff bis zu mehrere Millimeter tief in der Haut deponiert werden kann, ohne dass Schäden am Gewebe entstehen. Wenn man nur in die obersten Hautschichten spritzen will, wo keine Nerven verlaufen, wäre die Methode sogar gänzlich schmerzfrei.

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Abb.: Um die Effektivität zu testen, dient Gelatine als Ersatz für menschliches Gewebe. Hier ist gut zu sehen, dass der Wirkstoff unter der Oberfläche bleibt und nicht zurückspritzt. (Bild: Opt. Lett.)

Die Wissenschaftler haben ihre Technik sowohl an Meerschweinchen getestet als auch an speziellen Gelatineproben, die typische Eigenschaften der Haut nachbilden. Sie konnten pro Schuss bis zu 500 Nanoliter Wirkstoff injizieren. Wie die Forscher berichten, könnte die neue Technologie am einfachsten in Situationen eingesetzt werden, wo kleine Mengen an Wirkstoffen an mehreren Orten injiziert werden müssen. Für Szenarios wie Massenimpfungen von Kindern müsste die Technik aber noch weiter entwickelt werden.

Es gibt zwar bereits andere Ansätze, Flüssigkeiten durch Hochdruck unter die Haut zu spritzen. Diese Techniken sind aber mechanischer Art. Den Vorteil der Lasertechnik sehen die Forscher in der präzisen Kontrolle über die Dosis und Eindringtiefe der Wirkstoffe. Mit der Lasernadel entstünde auch weniger Abfall an Spritzen, außerdem sei sie besser geeignet für Patienten mit einer Phobie vor Nadeln.


Dirk Eidemüller

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