Dalle zanzare il metodo per realizzare un microago indolore per uso medico

Una zanzara può inserire una sonda aghiforme nella tua pelle e attirare sangue per diversi minuti senza che te ne accorga. I ricercatori della Ohio State University credono che è possibile imparare dal design naturale della zanzara per creare un microago indolore per scopi medici.
“Le zanzare devono fare qualcosa di giusto se possono bucare la nostra pelle e disegnare sangue senza causare dolore”, ha riferito Bharat Bhushan, Ohio Eminent Scholar e Howard D. Winbigler, professore di ingegneria meccanica nello stato dell’Ohio. “Possiamo usare quello che abbiamo imparato dalle zanzare come punto di partenza per creare un microneedle migliore.”
In un articolo pubblicato di recente, Bhushan e i suoi colleghi hanno riferito sulla loro analisi dettagliata della proboscide della zanzara – la parte che si nutre di noi. Hanno identificato quattro chiavi su come gli insetti ci trapassano senza dolore: uso di un agente paralizzante; un disegno seghettato all ‘”ago”; vibrazione durante il piercing; e una combinazione di parti morbide e dure sulla proboscide.
“Possiamo incorporare tutti questi elementi in un progetto di microneedle”, ha detto Bhushan. “In questo momento, gli aghi sono molto semplici. Non c’è stata molta innovazione e pensiamo che ci sia un modo per provare qualcosa di diverso. ”
Lo studio è stato guidato congiuntamente da Bhushan e Navin Kumar, professore all’Indian Institute of Technology di Ropar. Anche lo studente di dottorato in Ohio State Dev Gurera è un coautore. I loro risultati sono pubblicati online sul Journal of the Mechanical Behaviour of Biomedical Materials.
Bhushan ha a lungo usato la natura come guida per la creazione di prodotti migliori, tra cui superfici high-tech ispirate a ali di farfalla e migliori pellami finti e impermeabili ispirati alle piante.
Per questo studio, i ricercatori hanno esaminato ampiamente il lavoro già svolto dagli entomologi sulle zanzare, ma con un focus particolare. “Abbiamo utilizzato il nostro background ingegneristico per caratterizzare le parti della zanzara per capire come potrebbero contribuire al piercing indolore”, ha riferito.
Inoltre, i ricercatori hanno analizzato la copertura esterna della proboscide, chiamata labrum, su zanzare vesane Aedes femmina, che è la zanzara più comune nel Nord America.
Hanno utilizzato una tecnica chiamata nanoindentazione per sondare quanto fosse dura e rigida la punta del labrum in sette diversi punti. Trovarono che il labrum era più morbido vicino alla punta e ai bordi e divenne più rigido e più duro dentro e sopra il labrum.
“Questo è importante perché una punta più morbida e conforme può causare meno dolore quando fora la pelle perché deforma meno la pelle”, ha sottolineato Bhushan.
Questa è stata una delle quattro chiavi del piercing indolore, secondo i ricercatori. Hanno identificato gli altri tre attraverso la loro analisi degli studi esistenti.
Un’altra chiave è il fatto che la parte della proboscide che disegna effettivamente il sangue – chiamato il fascicolo – ha un design seghettato, come una sega. Può sembrare doloroso, ma è utile perché facilita l’inserimento. Il fascino vibra anche quando viene inserito, il che aiuta anche a ridurre la forza necessaria per perforare la pelle.
Altre ricerche hanno dimostrato che le zanzare usano una forza di inserzione tre volte inferiore alla più bassa forza di inserzione riportata per un ago artificiale, che potrebbe essere il risultato della vibrazione e del design dentellato, ha detto Bhushan.
La chiave finale per il piercing senza dolore è l’uso di un agente paralizzante da parte delle zanzare. Una volta inserita la proboscide, l’insetto rilascia la saliva, che contiene una proteina che riduce il dolore.
Sulla base di questi risultati, Bhushan immagina un microneedle con due aghi all’interno. Si inietterebbe immediatamente un agente paralizzante. Il secondo ago attirerebbe il sangue o inietterebbe il farmaco. Questo secondo ago, come il fascetto della zanzara, avrebbe un design dentellato e sarebbe più flessibile e più morbido sulla punta e sui lati. Vibra anche quando viene inserito.
Bhushan riferì che un microago di questo tipo sarebbe più costoso di un ago tradizionale e probabilmente non poteva essere usato per tali necessità come pompare liquidi per via endovenosa o prelevare una grande quantità di sangue.
Ma potrebbe essere utile per bambini o adulti che sono particolarmente fobici sull’uso degli aghi.
“Abbiamo i materiali e le conoscenze per creare un microago come questo”, ha detto Bhushan. “Il prossimo passo è trovare il supporto finanziario per creare e testare un dispositivo del genere.”