Lee Calladine prikt tot acht keer per dag met een naald in zijn huid om zichzelf een injectie met insuline te geven - het hormoon dat zijn diabetes type 1 onder controle houdt. Zonder insuline zou zijn bloedsuikerspiegel gevaarlijk hoog worden en uiteindelijk fataal zijn.
"Ik moet de plek van mijn injecties afwisselen", zegt Calladine, die in de Britse stad Portsmouth woont en als evenementencoördinator werkt voor de Diabetes Research & Wellness Foundation. "Als je te vaak op dezelfde plek injecteert, beschadig je het weefsel en krijg je een bult. En als je dan in die bult injecteert, wordt de insuline niet opgenomen."
Hoewel genezing van type 1 diabetes de heilige graal is, zou de mogelijkheid zijn om insuline toe te dienen zonder naalden of spuiten een andere game changer zijn.
BuBble gun
Dat is waar professor David Fernandez Rivas, een bio-ingenieur aan het TechMed Centrum van de Universiteit Twente, denkt dat hij kan helpen. Fernandez Rivas leidt een onderzoeksproject dat EU-financiering heeft ontvangen om een methode te ontwikkelen waarmee vloeistoffen in de huid en andere zachte materialen kunnen worden gedeponeerd met behulp van compressie in plaats van naalden.
De techniek staat bekend als BuBble Gun, wat ook de naam is van het vijfjarige project dat loopt tot eind 2024. Fernandez Rivas bedacht de BuBble Gun samen met zijn onderzoeksteam, dat de technologie nu aan het verfijnen is in de hoop het te kunnen realiseren.
Hoge snelheidsbel
Hoewel er elektronische pompen bestaan die de hele dag door insuline in het lichaam afgeven, zijn die niet perfect en moet er nog steeds een holle naald worden ingebracht op het aansluitpunt. BuBble Gun richt een laserstraal op het vloeibare medicijn in een glazen huls en verhit het totdat het kookt en er een bel ontstaat. Deze bel groeit totdat hij de vloeistof met hoge snelheid - dertig tot honderd meter per seconde - uit de buis perst en, in het geval van een medicijn, in de huid.
In plaats van de huid te doorboren, zoals met een naald gebeurt, wordt het medicijn tussen de huidcellen geduwd. Dit beperkt de schade aan zowel de huid als de cellen eronder. De vloeistof wordt in feite de naald", aldus Fernandez Rivas, die in 2007 vanuit Cuba naar Nederland verhuisde met met een graad in nucleaire technologie en sindsdien werkt in de bio-engineering en groene technologie.
Deze aanpak zou niet alleen een uitkomst zijn voor negen miljoen mensen wereldwijd, waaronder Calladine, die diabetes type 1 hebben, maar ook voor miljoenen anderen die niet-verwante aandoeningen hebben waarvoor ook regelmatig injecties nodig zijn. Andere potentiële gebruikers zijn de 25% van de mensen die bang zijn voor naalden en daardoor bepaalde medische ingrepen, waaronder vaccinaties, vermijden.
Weefseluitdagingen
De meeste injecties dringen het lichaam binnen totdat ze de spier bereiken. Deze injecties worden gezien als de eenvoudigste om toe te dienen en de dosis verspreidt geleidelijk uit de spier in het bloedcirculatiesysteem van het lichaam. Veel medicijnen doen hun werk echter net zo goed - of misschien wel beter - als ze worden toegediend in de meer oppervlakkige huidlagen.
Fernandez Rivas is er bijvoorbeeld van overtuigd dat veel vaccins net zo goed zouden werken als ze tussen de huidlagen worden toegediend. Op dit moment worden ze meestal in spieren geïnjecteerd. Dit betekent dat BuBble Gun ook voor andere toepassingen dan insulinetoediening kan worden gebruikt.
Een belangrijke technische uitdaging die het onderzoeksteam aanging, heeft te maken met de huiddikte, die varieert afhankelijk van leeftijd, geslacht, etniciteit en levensstijl. Roken maakt de huid bijvoorbeeld dunner. Als gevolg hiervan moet de druk van de BuBble Gun worden aangepast om rekening te houden met deze verschillen.
De vloeistofstraal moet precies tot de juiste diepte in de huid doordringen zonder terug te spatten of in nabijgelegen weefsel of materiaal te sijpelen, waardoor de dosis onvoorspelbaar zou veranderen", aldus Fernandez Rivas. De onderzoekers werken nog steeds aan het nauwkeurig controleren van de medicijnstraal wanneer deze zacht weefsel binnendringt.
Sinds 2018 hebben de onderzoekers laboratoriumexperimenten uitgevoerd op materialen die huid simuleren en op echt huidweefsel. Sinds 2022 zijn er tests op menselijk weefsel aan de gang. Als alles goed gaat, starten later dit jaar proeven op gezonde menselijke vrijwilligers.
Gepland prototype
Het BuBle Gun-team heeft een startup opgericht met de naam FlowBeams. Hiermee hopen de onderzoekers dat er voor 2025 een prototype van de BuBble Gun klaar is om aan potentiële industriële partners te laten zien.
Fernandez Rivas voorziet een tijd waarin diabetespatiënten uiteindelijk een aangepaste versie kunnen gebruiken die de microjettechnologie in een huidpleister verwerkt. De pleister zou een sensor bevatten die continu de bloedsuikerspiegel test en insuline in het lichaam duwt als dat nodig is.
Stel je eens voor hoe dit het leven zou veranderen van een bezorgde ouder die 's nachts meerdere keren wakker wordt om te controleren of zijn kind met diabetes geen bloedsuikerschommeling heeft in zijn slaap," zei Fernandez Rivas.
Het onderzoek in dit artikel is gefinancierd door het Horizon-programma van de EU via de European Research Council (ERC). Prof. Dr. Ir. David Fernandez Rivas is hoogleraar aan de vakgroep Mesoscale Chemical Systems (MCS; Faculteit TNW / TechMed Centrum)
Bron artikel: HORIZON
