Muggenprik als ideale injectienaald
Wel eens door een mug geprikt en op dat moment niks gevoeld? Die ervaring is nu uitgangspunt voor het ontwerp van een pijnloze injectienaald.
Ingenieurs van het laboratorium voor biomimicry (inspiratie halen uit de natuur voor technologische oplossingen) van de Amerikaanse Ohio State University deden nauwgezet onderzoek naar alle bestaande literatuur over de manier waarop een mug zijn doelwit prikt en vervolgens bloed opzuigt. ‘Daarbij gebruikten wij onze ingenieursachtergrond om na te gaan welk mechanisme de mug hanteert om pijnloos te prikken’, vertelt onderzoeker Bharat Bhushan in een bericht van de Ohio State University over de pijnloze micronaald. Daarnaast deden ze zelf onderzoek naar de verlengde snuit van een veel voorkomende muggensoort. Met microtests bepaalden ze de hardheid van de verschillende onderdelen ervan.
Kunstig apparaat
Al met al blijkt de snuit van de mug een kunstig apparaat. Bij de punt ervan en aan de zijkant is hij relatief zacht, meer naar binnen en dichter naar de kop van de mug wordt hij steeds harder. Bushan: ‘Je huid ervaart dat zachte deel duidelijk als minder pijnlijk.’
De mug gebruikt dat uiteinde eerst om een geschikte plek te vinden om te prikken. Vervolgens brengt hij een buis naar binnen met een zaagvormige buitenkant. De mug laat die met een frequentie van zo’n 15 Hz trillen met een beweging van nog geen tiende millimeter. Zo’n gezaagde buitenkant lijkt pijnlijk, maar met die trillende zaag gaat het binnendringen in de huid juist gemakkelijker. De druk die de mug ervoor nodig heeft is drie keer minder dan met een injectienaald ooit is gehaald. En hoe minder druk op de huid, hoe minder die vervormt en hoe minder pijnreactie van de huidzenuwen.
Pijnstiller
Zit die zuigbuis eenmaal in de huid, dan levert de mug eerst een pijnstiller. Hij spuit een stofje in met eiwitten die de pijn verzachten. Pas dan gaat de mug met de zachte tip van zijn snuit op zoek naar het dichtstbijzijnde bloedvaatje. Is dat gevonden, dan gebruikt de mug opnieuw een trilbeweging om daarin met die zachtere tip door te dringen. De frequentie waarmee dat gebeurt is een stuk lager, hooguit zo’n 5 Hz. Eenmaal in de huid moet de mug een grotere weerstand overwinnen, dus snel trillen zit er niet in, en dat geeft ook niet, want de wand van het bloedvat is veel zachter dan van de buitenkant van de huid. Zit de tip van de snuit eenmaal in het bloedvat, dan begint de mug te zuigen.
Dubbel uitgevoerd
Wat levert dit nu op voor het ontwerp van een micro-injectienaald?
De onderzoekers pleiten voor een dubbel uitgevoerd naald. De ene buis is om te prikken en het medicijn toe te dienen of bloed af te tappen, de andere om een licht verdovingsmiddel toe te dienen. De eerste naald is net als bij de mug wat zachter bij de punt en de buitenkant daar direct omheen, heeft een zaagvormige buitenkant en wordt al trillend ingebracht.
De volgende stap is nu om een naald met deze eigenschappen ook echt te gaan maken.
Beeldmateriaal: Ohio State University.
