Naaldloos injectiesysteem

Naaldvrije injectiesystemen zijn nieuwe manieren om verschillende medicijnen bij patiënten in te brengen zonder de huid te doorboren met een conventionele naald. Ze kunnen de vorm aannemen van powersprays, eetbare producten, inhalatoren en huidpleisters. Hoewel injectienaalden voor het eerst werden geïntroduceerd in de jaren 1800, zijn naaldvrije systemen relatief recente uitvindingen. Tegenwoordig zijn ze een gestaag ontwikkelende technologie die belooft de toediening van medicijnen efficiënter en minder pijnlijk te maken.

Achtergrond

Mensen krijgen injecties om hen te beschermen tegen griep, tetanus, cholera, tyfus en andere ziekten. Wanneer een naald door de huid wordt ingebracht, zorgt het vaccin (of medicijn) dat het draagt ​​voor systemische immuniteit. Dit komt omdat het vaccin in de bloedbaan terechtkomt en het lichaam ertoe aanzet antilichamen aan te maken die door het hele lichaam worden gedragen.

In de Verenigde Staten kunnen kinderen op 16-jarige leeftijd meer dan 13 vaccininjecties krijgen. Helaas zijn er verschillende problemen verbonden aan de injectienaalden die voor deze injecties worden gebruikt. Een van de belangrijkste nadelen zijn de relatief hoge kosten van de naalden. De kosten resulteren in een lagere vaccinatiegraad, vooral voor kinderen in ontwikkelingslanden. Een ander probleem met traditionele naalden is het gebrek aan herbruikbaarheid. Als een naaldspuit niet is gesteriliseerd, kan hergebruik ervan leiden tot de verspreiding van ziekten. Bovendien zijn veel mensen bang voor naalden, waardoor ze de behandeling vermijden. Deze nadelen hebben geleid tot de ontwikkeling van alternatieve toedieningssystemen voor naaldinjecties.

Naaldvrije systemen zijn ontworpen om deze problemen op te lossen, waardoor ze veiliger, goedkoper en handiger worden. Verwacht wordt dat deze systemen de incidentie van vaccinatie zullen verhogen en de hoeveelheid voorgeschreven antibiotica zullen verminderen. Bovendien moeten ze het aantal ongevallen met naalden die ertoe hebben geleid dat sommige gezondheidswerkers ziekten oplopen, verminderen.

Meer dan een dozijn bedrijven hebben alternatieven voor naaldinjecties ontwikkeld. Enkele van de verschillende ontwerpen zijn neussprays, neusdruppels, gearomatiseerde vloeistoffen, huidpleisters, luchtgeforceerde en eetbare groenten in vaccins.

De naaldloze systemen die het meest op traditionele injecties lijken, omvatten de directe overdracht van het geneesmiddel door de huid. Eén bedrijf biedt een injectiesysteem aan waarbij het medicijn als een fijne nevel of poeder door de huid wordt verspreid. In dit systeem wordt een buisvormig apparaat tegen de huid gehouden en een uitbarsting van lucht dwingt de medicijnmoleculen het lichaam in. Het apparaat is ontworpen om het medicijn ver genoeg door de huid te duwen zodat het in de bloedbaan terechtkomt. Een toepassing waarvoor dit systeem bijzonder nuttig is, is voor patiënten die dagelijkse doses groeihormoon nodig hebben.

Patches zijn geïntroduceerd als naaldloze toedieningssystemen. Deze apparaten, die op verband lijken, brengen het medicijn langzaam door de huid over. In één type patch zijn duizenden kleine mesjes ingebed op het oppervlak. De pleister wordt bedekt met medicijn en vervolgens op de huid geplaatst. De mesjes maken microscopisch kleine sneetjes in de huid die een pad openen waar medicijnen doorheen kunnen komen. Wanneer een elektrische stroom wordt aangelegd, wordt het medicijn in het lichaam geperst. Dit proces, iontoforese genaamd, doet geen pijn.

Neussprays, zetpillen en oog- en neusdruppels zijn vormen van naaldloze systemen die medicijnen afleveren via het slijmvlies, waar 90% van alle infecties optreden. Het slijmvlies wordt door het hele lichaam aangetroffen en omvat de bekleding van de luchtwegen, het spijsverteringskanaal en de urine- en genitale passages. Deze naaldloze systemen zetten het lichaam ertoe aan om zowel antilichamen op de slijmvliezen als in het hele systeem te produceren.

De nasale injectie kan de eerste naaldvrije griepprik zijn. Het is een spuitachtig apparaat met een spuitbus die de naald vervangt. Het levert een zwak griepvirus rechtstreeks in de neusholtes en creëert immuniteit tegen de griep met minimale bijwerkingen.

Inhalatoren zijn een ander type naaldloos toedieningssysteem. In deze systemen worden vloeistoffen of poeders ingeademd en afgegeven aan de longen. Deze apparaten zijn goed voor het afleveren van eiwitgeneesmiddelen omdat de longen zorgen voor een snelle opname in de bloedbaan. In het ene systeem zit een pompunit die een medicijn in poedervorm vernevelt. Hierdoor kan de patiënt de juiste hoeveelheid geneesmiddel inhaleren zonder dat het achter in de keel vast komt te zitten. Voor diabetici die dagelijks insuline-injecties nodig hebben, is ook een aerosol-inhalator geïntroduceerd.

Orale vaccins zijn naaldloze systemen die vaccininjecties kunnen vervangen. Deze technologie was om vele redenen moeilijk te perfectioneren. Het belangrijkste probleem met dit type toedieningssysteem is dat de omgeving van het spijsverteringsstelsel hard is en doorgaans vaccins en andere medicijnen vernietigt. Ook werken vaccins niet zo goed bij het uitlokken van de productie van antilichamen in de spijsverteringswand. Een van de nieuwste orale vaccins omvat het vriesdrogen van het geneesmiddel en het mengen met een zoutbuffer om het te beschermen wanneer het zich in de maag bevindt. Andere eetbare vormen zijn onder meer een suikeroplossing van een vaccin tegen de bacterie die zweren veroorzaakt. Voor reizigers is een capsule met tyfusvaccin ontwikkeld als alternatief voor de twee pijnlijke injecties die doorgaans nodig zijn.

Genetische manipulatie heeft de productie van orale vaccins in voedsel mogelijk gemaakt. In 1998 werden aardappelen geproduceerd die genen bevatten van het virus dat cholera veroorzaakt. Deze aardappelen toonden werkzaamheid bij het beschermen van mensen tegen deze ziekte. Dit is met name handig voor ontwikkelingslanden waar aardappelen een hoofdbestanddeel van het dieet zijn en de koeling die doorgaans nodig is voor het transport van vaccins niet direct beschikbaar is.

Geschiedenis

Zolang bekend is dat medicijnen ziekten genezen, hebben mensen gezocht naar betere methoden om ze toe te dienen. Aan het begin van de negentiende eeuw deden onderzoekers een reeks ontdekkingen die uiteindelijk leidden tot de ontwikkeling van de injectienaald door Alexander Wood in 1853. Dit apparaat werd gebruikt om morfine toe te dienen aan patiënten met slaapstoornissen. In de daaropvolgende jaren onderging de injectienaald aanzienlijke veranderingen waardoor ze efficiënter, veiliger en betrouwbaarder werden. Naalden hebben echter nog steeds belangrijke nadelen die onderzoekers ertoe hebben aangezet om naaldvrije alternatieven te vinden.

De eerste luchtaangedreven naaldloze injectiesystemen werden ontwikkeld in de jaren 40 en 50. Deze apparaten waren pistoolvormig en gebruikten drijfgassen om vloeibare medicijnen door de huid te persen. In de loop der jaren zijn de apparaten aangepast om de hoeveelheid en soort medicijnen die worden afgeleverd, en de efficiëntie en het gebruiksgemak te verbeteren.

Grondstoffen

Aangezien deze apparaten rechtstreeks in contact komen met het lichaam, moeten ze gemaakt zijn van materialen die farmacologisch inert zijn. De materialen moeten ook bestand zijn tegen hoge temperaturen omdat ze hittegesteriliseerd zijn. Luchtgeforceerde injectiesystemen zijn verkrijgbaar in verschillende vormen en maten. De buitenschaal van het apparaat is gemaakt van een zeer sterke, lichtgewicht thermoplast zoals polycarbonaat. Polycarbonaten zijn polymeren die synthetisch worden geproduceerd door middel van verschillende chemische reacties. Om het polymeer gemakkelijker te vormen te maken, worden vulstoffen toegevoegd. Deze vulstoffen maken kunststoffen duurzamer, lichter en stijver. Er worden ook kleurstoffen in het plastic verwerkt om het uiterlijk te wijzigen. Voorafgaand aan de fabricage worden de kunststoffen meestal geleverd in korrelvorm met de kleurstoffen en vulstoffen die al zijn verwerkt. Luchtgeforceerde systemen gebruiken meestal koolstofdioxide of heliumgas om het medicijn in het lichaam te stuwen.

De drie verschillende soorten injecties.

Bepaalde soorten medicijnen werken beter met naaldloze injectiesystemen dan andere. Insuline, dat dagelijks aan diabetici moet worden toegediend, kan in een inhalatiesysteem worden opgenomen. Lidocaïnehydrochloride, een lokaal anestheticum, is geschikt om naaldloos te worden toegediend. Andere geneesmiddelen die geschikt zijn voor naaldloze systemen zijn fentanyl (een opioïde analgeticum), heparine (een anticoagulans) en een verscheidenheid aan vaccins. Verschillende aanvullende ingrediënten in deze geneesmiddelen zijn onder meer cyclodextrines, lactose, liposomen, aminozuren en water.

Ontwerp

De luchtgeforceerde naaldloze injectiesystemen bestaan ​​typisch uit drie componenten, waaronder een injectie-apparaat, een naaldvrije wegwerpspuit en een luchtpatroon. Het injectieapparaat is gemaakt van duurzaam plastic. Het is ontworpen om gemakkelijk vast te houden voor zelftoediening van medicijnen. De naaldloze spuit is ook van plastic. Het is gesteriliseerd en is het enige onderdeel van het apparaat dat de huid moet raken. De spuit is gemaakt om na elk gebruik te worden weggegooid. Voor draagbare units zijn onder druk staande metalen luchtpatronen inbegrepen. Minder mobiele apparaten hebben luchtaansluitingen die aan grotere containers met perslucht kunnen worden bevestigd. Sommige luchtdruksystemen gebruiken een herbruikbare veer om de duwkracht te genereren in plaats van patronen met perslucht.

Het fabricageproces

Er zijn talloze methoden om elk naaldvrij injectiesysteem te produceren. Het volgende proces is gericht op de productie van een luchtgedwongen systeem. Deze systemen worden gemaakt door middel van een stapsgewijze procedure waarbij de stukken worden gegoten, geassembleerd en het eindproduct wordt versierd en geëtiketteerd. De afzonderlijke onderdelen worden meestal op een andere locatie geproduceerd en geassembleerd door de fabrikant van het naaldvrije injectiesysteem. Alle productie gebeurt onder steriele omstandigheden om de verspreiding van ziekten te voorkomen.

De stukken maken

• 1 De eerste stap vereist de productie van de plastic onderdelen van plastic pellets. Dit wordt gedaan door een proces dat spuitgieten wordt genoemd. Op een spuitgietmachine worden kunststofkorrels in een grote opvangbak gedaan. Ze worden verwarmd om ze vloeibaar te maken.
• 2 Het materiaal wordt vervolgens door een hydraulisch gestuurde schroef geleid. Terwijl de schroef draait, wordt het plastic door een mondstuk geleid dat het vervolgens in een mal injecteert. De mal bestaat uit twee metalen helften die bij het samenbrengen de vorm van het onderdeel vormen. Wanneer het plastic in de mal zit, wordt het een bepaalde tijd onder druk gehouden en vervolgens afgekoeld. Als het afkoelt, wordt het plastic aan de binnenkant hard.
• 3 De vormstukken worden gescheiden en het plastic deel valt uit op een transportband. De mal sluit zich dan weer en het proces herhaalt zich. Nadat de plastic onderdelen uit de mal zijn geworpen, worden ze handmatig geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat er geen aanzienlijk beschadigde onderdelen worden gebruikt.

Assembleren en labelen

• 4 De onderdelen worden vervolgens naar een assemblagelijn getransporteerd. In deze productiefase vinden verschillende gebeurtenissen plaats. Machines brengen markeringen aan die dosisniveaus en krachtmetingen weergeven. Deze machines zijn speciaal gekalibreerd, zodat elke afdruk nauwkeurig wordt gemaakt. Afhankelijk van de complexiteit van het apparaat, kunnen menselijke werknemers of machines de apparaten assembleren. Dit omvat het plaatsen van de verschillende onderdelen in de hoofdbehuizing en het bevestigen van eventuele knoppen.

Verpakking

• 5 Na de montagestap worden de injectieapparaten in de verpakking gedaan. Ze worden eerst in steriele folie gewikkeld en vervolgens in kartonnen of plastic dozen gedaan. Elk onderdeel is verpakt zodat beweging minimaal is om schade te voorkomen. Voor consumentenproducten wordt naast veiligheidsinformatie een gebruiksaanwijzing meegeleverd. Deze dozen worden vervolgens op pallets gestapeld en per vrachtwagen naar distributeurs verzonden.

Kwaliteitscontrole

Gedurende het gehele productieproces worden kwaliteitscontroles uitgevoerd. Lijninspecteurs controleren de plastic onderdelen om er zeker van te zijn dat ze voldoen aan vooraf bepaalde specificaties. Visuele inspecties zijn de eerste testmethode, maar meetapparatuur wordt ook gebruikt om de afmetingen inclusief maat en dikte te controleren. Instrumenten die kunnen worden gebruikt, zijn onder meer lasermicrometers, schuifmaten en microscopen. De inspecteurs controleren ook of de bedrukking en etikettering correct zijn en of alle onderdelen in de uiteindelijke verpakkingen zitten.

Aangezien deze apparaten verschillende veiligheidsproblemen kunnen hebben, wordt hun productie strikt gecontroleerd door de Food and Drug Administration (FDA). Elke fabrikant moet voldoen aan verschillende productienormen en specificaties. Aangekondigde en onaangekondigde inspecties kunnen plaatsvinden om ervoor te zorgen dat deze bedrijven goede productiepraktijken volgen. Om deze reden moeten gedetailleerde registraties worden bijgehouden met betrekking tot productie en ontwerp.

De Toekomst

Veel van deze naaldloze alternatieve technologieën bevinden zich in de ontwikkelingsfase. Bedrijven werken nog steeds aan het produceren van apparaten die veiliger en gebruiksvriendelijker zijn. Ook werken ze aan alternatieven die nog meer soorten medicijnen kunnen opleveren. Inhalatoren worden verbeterd, evenals neussprays, geforceerde luchtinjectoren en pleisters. In de toekomst kunnen andere voedingsmiddelen genetisch worden verbeterd om vaccins en andere medicijnen te leveren. Deze omvatten voedingsmiddelen zoals bananen en tomaten. Bananen worden zelfs gezien als dragers van een vaccin ter bescherming tegen het Norwalk-virus. Er worden ook tomaten ontwikkeld die beschermen tegen hepatitis B. Naast nieuwe toedieningssystemen onderzoeken wetenschappers ook methoden om geneesmiddelen met een langere levensduur te produceren die het aantal naaldinjecties zullen verminderen.