Intensive Lektüre ausländischer Zeitschriften|Inspiriert von Insekten beginnen Wissenschaftler, Injektionsnadeln zu verbessern

Intensive Lektüre ausländischer Zeitschriften|Inspiriert von Insekten beginnen Wissenschaftler mit der Verbesserung von Injektionsnadeln

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Englische Gemeinschaft von Lianpu

4. Januar, 2024 13:25

Guangdong

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Insekten und Würmer könnten die bescheidene Injektionsnadel verbessern

I. Allgemeine Lektüre des vollständigen Textes

Die Verwendung von Injektionsnadeln zur Verabreichung von Medikamenten ist seit mehr als einem Jahrhundert üblich. In den letzten hundert Jahren gab es alle möglichen medizinischen Fortschritte, von Antibiotika und Röntgenstrahlen bis hin zu mRNA-Impfstoffen und immunologischen Krebsbehandlungen. Dennoch ist die Nadel weitgehend unverändert geblieben. Obwohl es mittlerweile in verschiedenen Größen erhältlich ist, bleibt es im Wesentlichen ein hohles, spitzes Rohr.

Mit etwas Glück kann sich das bald ändern. Wie Yichi Ma, ein Maschinenbauingenieur an der University of California, Berkeley, und seine Kollegen in einem Übersichtsartikel darlegenBiomimetische Intelligenz und RobotikForscher auf der ganzen Welt suchen nach Möglichkeiten, das Eindringen von Nadeln in die Haut zu erleichtern. Viele wurden von der Natur inspiriert.

Eine offensichtliche Ideenquelle waren Mücken, denen es nahezu schmerzlos gelingt, ihre Blutmahlzeiten zu extrahieren. Ein Grund dafür ist, dass die Insekten beim ersten Eindringen in die Haut betäubende Chemikalien abgeben. Aber ein anderer hat mit der Form und Wirkung ihrer Mundwerkzeuge zu tun. Die Spitze des Rüssels einer Mücke ist gezahnt und an der Spitze weicher. Das Insekt dehnt die Haut seiner Beute, bevor es zubeißt, und vibriert beim Hineindrücken mit dem Rüssel. All dies trägt dazu bei, die zum Durchstechen der Haut erforderliche Kraft zu verringern. In einer 2020 von einer Forschergruppe in Amerika und China veröffentlichten Arbeit wurde festgestellt, dass eine von Mücken-inspirierte Nadel 27 % weniger Einführkraft erfordert als eine gewöhnliche. Und weniger Einstichkraft bedeutet weniger Schmerzen. Von Mücken inspirierte Nadeln könnten auch für heikle Eingriffe wie Biopsien nützlich sein. In einem ebenfalls 2020 veröffentlichten Artikel der University of Michigan wurde festgestellt, dass sie die Biopsie kleiner Tumoren in der Prostata verbessern könnten. Die geringere Einführkraft führte zu einer geringeren Bewegung der Drüse selbst und stellte sicher, dass die Nadeln genau zu dem Bereich geführt wurden, der eine Probenahme erforderte, anstatt vom Ziel abzuweichen.

Da Nadeln lang und dünn sind, besteht eine weitere Herausforderung darin, sie tief in den Körper einzudringen, ohne dass sie knicken oder brechen. Ein solcher Ansatz könnte beispielsweise erforderlich sein, um Präzisionsmedikamente in einen Tumor zu bringen. Auch hier können Insekten helfen. Forscher haben sich von der Art und Weise inspirieren lassen, wie weibliche Wespen nadelartige Strukturen, sogenannte Ovipositoren, nutzen, um sich vor der Eiablage in Holz oder Früchte zu bohren. Ovipositoren bestehen aus drei Abschnitten. Wie bei einem ausziehbaren Teleskop kann jedes Segment in Längsrichtung über die anderen hinausgleiten.

Wissenschaftler der Technischen Universität Delft in den Niederlanden haben diese Struktur mit Bündeln aus Nickel- und Titandrähten nachgeahmt und Nadeln hergestellt, die weniger als einen Millimeter dick und 200 Millimeter lang sind und durch künstliches Lebergewebe geführt werden können, ohne nachzugeben. Dies könnte einen weniger traumatischen Zugang zu Körperteilen ermöglichen, die derzeit operiert werden müssen.

Es gibt auch andere Ideen. Eine davon ist eine Nadel, deren Ende nach dem Einführen anschwillt, inspiriert von einem parasitären Wurm, der sich im Fischdarm festsetzt. Das könnte bei Kanülen nützlich sein, die über einen längeren Zeitraum eingesetzt bleiben müssen. Ein anderer ist ein Stoß, der den Medikamentenfluss über seine Oberflächen präzise steuern kann. Es ist den echten europäischen Wanzen nachempfunden, einer Familie, zu der Blattläuse und Bettwanzen gehören. Manche können Mikrostrukturen nutzen, um Abwehrchemikalien um die Außenseiten ihres Körpers zu lenken.

Derzeit bleiben solche Geräte auf Labore beschränkt. Aber es gibt einen großen Markt für bessere Nadeln. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation wurden im Jahr 2018 rund 16 Milliarden Injektionen verabreicht – und das war vor der Covid-19-Pandemie. Da jeder Vierte angibt, unter Trypanophobie oder Angst vor Nadeln zu leiden, wären die Einsparungen bei Aufklebern und Süßigkeiten für die Mutigen, die die Ärmel hochkrempeln, beträchtlich.

II. Intensive Leseanalyse

Abs. 1:

Die Verwendung von Injektionsnadeln zur Verabreichung von Medikamenten ist seit mehr als einem Jahrhundert üblich. In den letzten hundert Jahren gab es alle möglichen medizinischen Fortschritte, von Antibiotika und Röntgenstrahlen bis hin zu mRNA-Impfstoffen und immunologischen Krebsbehandlungen. Dennoch ist die Nadel weitgehend unverändert geblieben. Obwohl es mittlerweile in verschiedenen Größen erhältlich ist, bleibt es im Wesentlichen ein hohles, spitzes Rohr.

Vokabular:

subkutan​ [ˌhaɪ.pəˈdɜː.mɪk] Hypodermisch (im Zusammenhang mit der Injektion unter die Haut)

Antibiotika​ [ˌæn.ti.baɪˈɒt.ɪk] Antibiotika, antibakterielle Mittel

immunologisch​ [ɪm.jə.nəˈlɒdʒ.ɪ.kel] Immunologisch

spitz​ [ˈpɔɪn.ti] Spitz

Seit über einem Jahrhundert ist die Verwendung von Injektionsnadeln zur Verabreichung von Medikamenten eine gängige Praxis. In diesen hundert Jahren hat die Medizin alle möglichen Fortschritte gemacht, von Antibiotika und Röntgenstrahlen bis hin zu mRNA-Impfstoffen und immunologischen Krebsbehandlungen. Die Nadel ist jedoch weitgehend unverändert geblieben. Obwohl es mittlerweile in verschiedenen Größen erhältlich ist, bleibt es im Wesentlichen ein hohles, spitzes Rohr.

Abs. 2:

Mit etwas Glück kann sich das bald ändern. Wie Yichi Ma, ein Maschinenbauingenieur an der University of California, Berkeley, und seine Kollegen in einem Übersichtsartikel darlegenBiomimetische Intelligenz und RobotikForscher auf der ganzen Welt suchen nach Möglichkeiten, das Eindringen von Nadeln in die Haut zu erleichtern. Viele wurden von der Natur inspiriert.

Mit etwas Glück kann sich das bald ändern. Wie Yichi Ma, ein Maschinenbauingenieur an der University of California, Berkeley, und seine Kollegen in einem Übersichtsartikel darlegenBiomimetische Intelligenz und RobotikForscher auf der ganzen Welt suchen nach Möglichkeiten, das Eindringen von Nadeln in die Haut zu erleichtern. Viele wurden von der Natur inspiriert.

Abs. 3:

Eine offensichtliche Ideenquelle waren Mücken, denen es nahezu schmerzlos gelingt, ihre Blutmahlzeiten zu extrahieren. Ein Grund dafür ist, dass die Insekten beim ersten Eindringen in die Haut betäubende Chemikalien abgeben. Aber ein anderer hat mit der Form und Wirkung ihrer Mundwerkzeuge zu tun.

Vokabular:

Narkose​ [ˌæn.əsˈθet.ɪk] Anästhetikum

durchbohren​ [pɪəs] Durchstechen, eindringen oder durchstechen

Eine offensichtliche Ideenquelle waren Mücken, denen es nahezu schmerzlos gelingt, ihre Blutmahlzeiten zu extrahieren. Ein Grund dafür ist, dass die Insekten beim ersten Eindringen in die Haut betäubende Chemikalien abgeben. Aber ein anderer hat mit der Form und Wirkung ihrer Mundwerkzeuge zu tun.

Abs. 4:

Die Spitze des Rüssels einer Mücke ist gezahnt und an der Spitze weicher. Das Insekt dehnt die Haut seiner Beute, bevor es zubeißt, und vibriert beim Hineindrücken mit dem Rüssel. All dies trägt dazu bei, die zum Durchstechen der Haut erforderliche Kraft zu verringern. Eine 2020 von einer Gruppe von Forschern in Amerika und China veröffentlichte Arbeit ergab, dass eine von Mücken-inspirierte Nadel 27 % weniger Einführkraft erfordert als eine gewöhnliche. Und weniger Einstichkraft bedeutet weniger Schmerzen.

Vokabular:

Rüssel​ [prəˈbɒs.ɪs] (Tier) Rumpf; (Insekt) Rüssel

gezähnt​ [səˈreɪ.tɪd] Gezahnt, säge-gezahnt

Beute​ [preɪ] Beute

Die Spitze des Rüssels einer Mücke ist gezahnt und an der Spitze weicher. Das Insekt dehnt die Haut seiner Beute, bevor es zubeißt, und vibriert beim Hineindrücken mit dem Rüssel. All dies trägt dazu bei, die zum Durchstechen der Haut erforderliche Kraft zu verringern. Eine 2020 von einer Gruppe von Forschern in Amerika und China veröffentlichte Arbeit ergab, dass eine von Mücken-inspirierte Nadel 27 % weniger Einführkraft erfordert als eine gewöhnliche. Und weniger Einstichkraft bedeutet weniger Schmerzen.

Abs. 5:

Von Mücken-inspirierte Nadeln könnten auch für heikle Eingriffe wie Biopsien nützlich sein. In einem ebenfalls 2020 veröffentlichten Artikel der University of Michigan wurde festgestellt, dass sie die Biopsie kleiner Tumoren in der Prostata verbessern könnten. Die geringere Einführkraft führte zu einer geringeren Bewegung der Drüse selbst und stellte sicher, dass die Nadeln genau zu dem Bereich geführt wurden, der eine Probenentnahme erforderte, anstatt vom Ziel abzuweichen.

Vokabular:

Biopsie​ [ˈbaɪ.ɒp.si] Biopsie

Prostatadrüse​ Prostata

abbiegen​ Richtungswechsel: Plötzliche Richtungs- oder Kursänderung (besonders beim Fahren)

Von Mücken-inspirierte Nadeln könnten auch für heikle Eingriffe wie Biopsien nützlich sein. In einem ebenfalls 2020 veröffentlichten Artikel der University of Michigan wurde festgestellt, dass sie die Biopsie kleiner Tumoren in der Prostata verbessern könnten. Die geringere Einführkraft führte zu einer geringeren Bewegung der Drüse selbst und stellte sicher, dass die Nadeln genau zu dem Bereich geführt wurden, der eine Probenentnahme erforderte, anstatt vom Ziel abzuweichen.

Abs. 6:

Da Nadeln lang und dünn sind, besteht eine weitere Herausforderung darin, sie tief in den Körper einzudringen, ohne dass sie knicken oder brechen. Ein solcher Ansatz könnte beispielsweise erforderlich sein, um Präzisionsmedikamente in einen Tumor zu bringen. Auch hier können Insekten helfen. Forscher haben sich von der Art und Weise inspirieren lassen, wie weibliche Wespen nadelartige Strukturen, sogenannte Ovipositoren, nutzen, um sich vor der Eiablage in Holz oder Früchte zu bohren. Ovipositoren bestehen aus drei Abschnitten. Wie bei einem ausziehbaren Teleskop kann jedes Segment in Längsrichtung über die anderen hinausgleiten.

Vokabular:

Schnalle​ [ˈbʌk.əl] Sich beugen; zu verformen

Wespen​ [wɒsp] Wespe, Hornisse

Ovipositoren​ [ˌəʊvɪˈpɒzɪtə(r)] [Entomologie] Ovipositor; [Entomologie] Legeröhre

in Längsrichtung​ [ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnəli] Längs, längs; in Richtung des Längengrades

Da Nadeln lang und dünn sind, besteht eine weitere Herausforderung darin, sie tief in den Körper einzudringen, ohne dass sie knicken oder brechen. Ein solcher Ansatz könnte beispielsweise erforderlich sein, um Präzisionsmedikamente in einen Tumor zu bringen. Auch hier können Insekten helfen. Forscher haben sich von der Art und Weise inspirieren lassen, wie weibliche Wespen nadelartige Strukturen, sogenannte Ovipositoren, nutzen, um sich vor der Eiablage in Holz oder Früchte zu bohren. Ovipositoren bestehen aus drei Abschnitten. Wie bei einem ausziehbaren Teleskop kann jedes Segment in Längsrichtung über die anderen hinausgleiten.

Abs. 7:

Wissenschaftler der Technischen Universität Delft in den Niederlanden haben diese Struktur mit Bündeln aus Nickel- und Titandrähten nachgeahmt und Nadeln hergestellt, die weniger als einen Millimeter dick und 200 Millimeter lang sind und durch künstliches Lebergewebe geführt werden können, ohne nachzugeben. Dies könnte einen weniger traumatischen Zugang zu Körperteilen ermöglichen, die derzeit operiert werden müssen.

Vokabular:

nachahmen​ [ˈmɪmɪk] Nachahmen (ein anderes Tier oder eine andere Pflanze) (das Gleiche wie Nachahmen)

Nickel​ [ˈnɪk.əl] Nickel

Millimeter​ [ˈmɪl.ɪˌmiː.tər] Millimeter

traumatisch​ [trɔːˈmæt.ɪk] (Erfahrung) Schmerzhaft einprägsam, verursacht ein mentales Trauma

Wissenschaftler der Technischen Universität Delft in den Niederlanden haben diese Struktur mit Bündeln aus Nickel- und Titandrähten nachgeahmt und Nadeln hergestellt, die weniger als einen Millimeter dick und 200 Millimeter lang sind und durch künstliches Lebergewebe geführt werden können, ohne nachzugeben. Dies könnte einen weniger traumatischen Zugang zu Körperteilen ermöglichen, die derzeit operiert werden müssen.

Abs. 8:

Es gibt auch andere Ideen. Eine davon ist eine Nadel, deren Ende nach dem Einführen anschwillt, inspiriert von einem parasitären Wurm, der sich im Fischdarm festsetzt. Das könnte bei Kanülen nützlich sein, die über einen längeren Zeitraum eingesetzt bleiben müssen. Ein anderer ist ein Stoß, der den Medikamentenfluss über seine Oberflächen präzise steuern kann. Es ist den echten europäischen Wanzen nachempfunden, einer Familie, zu der Blattläuse und Bettwanzen gehören. Manche können Mikrostrukturen nutzen, um Abwehrchemikalien um die Außenseiten ihres Körpers zu lenken.

Vokabular:

Darm​ [ɪnˈtes.tɪn] Eingeweide

Kanülen​ Kanüle (Infusionsschlauch usw.)

wahre BugsHemiptera-Insekten

Blattlaus​ [ˈeɪfɪd] [Entomologie] Blattlaus

Es gibt auch andere Ideen. Eine davon ist eine Nadel, deren Ende nach dem Einführen anschwillt, inspiriert von einem parasitären Wurm, der sich im Fischdarm festsetzt. Das könnte bei Kanülen nützlich sein, die über einen längeren Zeitraum eingesetzt bleiben müssen. Ein anderer ist ein Stoß, der den Medikamentenfluss über seine Oberflächen präzise steuern kann. Es ist den echten europäischen Wanzen nachempfunden, einer Familie, zu der Blattläuse und Bettwanzen gehören. Manche können Mikrostrukturen nutzen, um Abwehrchemikalien um die Außenseiten ihres Körpers zu lenken.

Abs. 9:

Derzeit bleiben solche Geräte auf Labore beschränkt. Aber es gibt einen großen Markt für bessere Nadeln. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation wurden im Jahr 2018 rund 16 Milliarden Injektionen verabreicht – und das war vor der Covid-19-Pandemie. Da jeder Vierte angibt, unter Trypanophobie oder Angst vor Nadeln zu leiden, wären die Einsparungen bei Aufklebern und Süßigkeiten für die Mutigen, die die Ärmel hochkrempeln, beträchtlich.

Derzeit bleiben solche Geräte auf Labore beschränkt. Aber es gibt einen großen Markt für bessere Nadeln. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation wurden im Jahr 2018 rund 16 Milliarden Injektionen verabreicht – und das war vor der Covid-19-Pandemie. Da jeder Vierte angibt, unter Trypanophobie oder Angst vor Nadeln zu leiden, wären die Einsparungen bei Aufklebern und Süßigkeiten für die Mutigen, die die Ärmel hochkrempeln, beträchtlich.