Système d'injection sans aiguille

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Les systèmes d'injection sans aiguille sont de nouvelles façons d'introduire divers médicaments chez les patients sans percer la peau avec une aiguille conventionnelle. Ils peuvent prendre la forme de sprays puissants, de produits comestibles, d'inhalateurs et de patchs cutanés. Alors que les aiguilles hypodermiques ont été introduites pour la première fois dans les années 1800, les systèmes sans aiguille sont des inventions relativement récentes. Aujourd'hui, il s'agit d'une technologie en constante évolution qui promet de rendre l'administration des médicaments plus efficace et moins douloureuse.

Contexte

Les gens reçoivent des injections pour les protéger de la grippe, du tétanos, du choléra, de la typhoïde et d'autres maladies. Lorsqu'une aiguille est insérée dans la peau, le vaccin (ou le médicament) qu'elle contient confère une immunité systémique. En effet, le vaccin pénètre dans la circulation sanguine et incite le corps à créer des anticorps qui sont transportés dans tout le corps.

Aux États-Unis, les enfants peuvent recevoir plus de 13 injections de vaccin avant l'âge de 16 ans. Malheureusement, il existe une variété de problèmes associés aux aiguilles hypodermiques utilisées pour ces injections. L'un des inconvénients les plus importants est le coût relativement élevé des aiguilles. Le coût entraîne une baisse du taux de vaccination, en particulier pour les enfants des pays en développement. Un autre problème avec les aiguilles traditionnelles est le manque de réutilisation. Si une seringue à aiguille n'est pas stérilisée, sa réutilisation peut entraîner la propagation de la maladie. De plus, de nombreuses personnes ont peur des aiguilles, ce qui les pousse à éviter le traitement. Ces inconvénients ont conduit au développement de systèmes d'administration alternatifs aux injections à l'aiguille.

Les systèmes sans aiguille sont conçus pour résoudre ces problèmes en les rendant plus sûrs, moins coûteux et plus pratiques. On prévoit que ces systèmes augmenteront l'incidence de la vaccination et réduiront la quantité d'antibiotiques prescrits. De plus, ils devraient réduire le nombre d'accidents par piqûre d'aiguille qui ont entraîné des maladies chez certains travailleurs de la santé.

Plus d'une douzaine d'entreprises ont développé des alternatives aux injections à l'aiguille. Certains des différents modèles incluent des sprays nasaux, des gouttes nasales, des liquides aromatisés, des patchs cutanés, des légumes emballés avec des vaccins à air forcé et comestibles.

Les systèmes sans aiguille qui ressemblent le plus aux injections traditionnelles impliquent le transfert direct du médicament à travers la peau. Une entreprise propose un système d'injection dans lequel le médicament est dispersé à travers la peau sous forme de fine brume ou de poudre. Dans ce système, un dispositif en forme de tube est maintenu contre la peau et un jet d'air force les molécules de médicament dans le corps. L'appareil est conçu pour forcer le médicament suffisamment loin à travers la peau pour qu'il pénètre dans la circulation sanguine. Une application pour laquelle ce système est particulièrement utile est pour les patients qui ont besoin de doses quotidiennes d'hormone de croissance.

Les patchs ont été introduits en tant que systèmes d'administration sans aiguille. Ces dispositifs, qui ressemblent à des bandages, transfèrent lentement le médicament à travers la peau. Dans un type de patch, des milliers de minuscules lames sont incrustées à sa surface. Le patch est recouvert de médicament puis placé sur la peau. Les lames font des coupures microscopiques dans la peau qui ouvrent un chemin pour que les médicaments pénètrent à travers. Lorsqu'un courant électrique est appliqué, le médicament est forcé dans le corps. Ce processus, appelé iontophorèse, ne fait pas mal.

Les vaporisateurs nasaux, les suppositoires et les gouttes pour les yeux et le nez sont des formes de systèmes sans aiguille qui administrent des médicaments à travers la membrane muqueuse, où se produisent 90 % de toutes les infections. La membrane muqueuse se trouve dans tout le corps et comprend la muqueuse des voies respiratoires, du tube digestif et des voies urinaires et génitales. Ces systèmes sans aiguille incitent le corps à produire à la fois des anticorps à la surface des muqueuses et à l'échelle du système.

Le vaccin nasal peut être le premier vaccin antigrippal sans aiguille. C'est un dispositif semblable à une seringue qui a un pulvérisateur d'aérosol à la place de l'aiguille. Il délivre un virus de la grippe faible directement dans les voies nasales et crée une immunité contre la grippe avec des effets secondaires minimes.

Les inhalateurs sont un autre type de système d'administration sans aiguille. Dans ces systèmes, des liquides ou des poudres sont inhalés et délivrés dans les poumons. Ces dispositifs sont parfaits pour administrer des médicaments protéiques car les poumons assurent une absorption rapide dans la circulation sanguine. Dans un système, il y a une unité de pompe qui atomise un médicament en poudre. Cela permet au patient d'inhaler la quantité appropriée de médicament sans qu'il ne se coince dans le fond de la gorge. Pour les diabétiques qui ont besoin d'injections quotidiennes d'insuline, un inhalateur aérosol a également été introduit.

Les vaccins oraux sont des systèmes sans aiguille qui peuvent remplacer les injections de vaccins. Cette technologie a été difficile à perfectionner pour de nombreuses raisons. Le principal problème avec ce type de système d'administration est que l'environnement du système digestif est rude et détruit généralement les vaccins et autres médicaments. De plus, les vaccins ne fonctionnent pas aussi bien pour provoquer la production d'anticorps dans la muqueuse digestive. L'un des derniers vaccins oraux consiste à lyophiliser le médicament et à le mélanger avec un tampon salin pour le protéger lorsqu'il se trouve dans l'estomac. D'autres formes comestibles comprennent une solution sucrée d'un vaccin contre la bactérie qui cause les ulcères. Pour les voyageurs, une capsule de vaccin contre la typhoïde a été développée comme alternative aux deux injections douloureuses généralement requises.

Le génie génétique a permis la production de vaccins oraux dans les aliments. En 1998, des pommes de terre contenant des gènes du virus responsable du choléra ont été produites. Ces pommes de terre ont montré une efficacité pour protéger les gens contre cette maladie. Ceci est particulièrement utile pour les pays en développement où les pommes de terre sont un aliment de base et la réfrigération qui est généralement requise pour le transport des vaccins n'est pas facilement disponible.

Historique

Depuis que les médicaments sont connus pour guérir les maladies, les gens ont cherché de meilleures méthodes pour les administrer. Au début du XIXe siècle, des chercheurs ont fait une série de découvertes qui ont finalement conduit au développement de l'aiguille hypodermique par Alexander Wood en 1853. Cet appareil était utilisé pour administrer de la morphine aux patients souffrant de troubles du sommeil. Au cours des années suivantes, l'aiguille hypodermique a subi des changements importants qui les ont rendues plus efficaces à utiliser, plus sûres et plus fiables. Cependant, les aiguilles présentent encore des inconvénients importants qui ont incité les chercheurs à trouver des alternatives sans aiguille.

Les premiers systèmes d'injection sans aiguille pneumatiques ont été développés dans les années 1940 et 1950. Ces appareils étaient en forme de pistolet et utilisaient des gaz propulseurs pour forcer les médicaments fluides à traverser la peau. Au fil des ans, les appareils ont été modifiés pour améliorer la quantité et les types de médicaments délivrés, ainsi que l'efficacité et la facilité d'utilisation.

Matières premières

Étant donné que ces dispositifs entrent directement en contact avec le corps, ils doivent être fabriqués à partir de matériaux pharmacologiquement inertes. Les matériaux doivent également être capables de résister à des températures élevées car ils sont stérilisés à la chaleur. Les systèmes d'injection forcée sont disponibles sous différentes formes comme tailles. La coque extérieure de l'appareil est fabriquée à partir d'un thermoplastique léger à haute résistance tel que le polycarbonate. Les polycarbonates sont des polymères produits synthétiquement par diverses réactions chimiques. Pour rendre le polymère plus facile à mouler, des charges sont ajoutées. Ces charges rendent les plastiques plus durables, légers et rigides. Des colorants sont également incorporés dans le plastique pour en modifier l'apparence. Avant la fabrication, les plastiques sont généralement fournis sous forme de granulés avec les colorants et les charges déjà incorporés. Les systèmes à air forcé utilisent généralement du dioxyde de carbone ou de l'hélium pour propulser le médicament dans le corps.

Les trois différents types d'injections.

Certains types de médicaments fonctionnent mieux avec les systèmes d'injection sans aiguille que d'autres. L'insuline, qui doit être administrée quotidiennement aux diabétiques, peut être incorporée dans un système d'inhalation. Le chlorhydrate de lidocaïne, un anesthésique local, peut être administré sans aiguille. D'autres médicaments adaptés aux systèmes sans aiguille comprennent le fentanyl (un analgésique opioïde), l'héparine (un anticoagulant) et une variété de vaccins. Divers ingrédients d'appoint inclus dans ces médicaments comprennent les cyclodextrines, le lactose, les liposomes, les acides aminés et l'eau.

Conception

Les systèmes d'injection sans aiguille à air forcé sont généralement constitués de trois composants, dont un dispositif d'injection, une seringue sans aiguille jetable et une cartouche d'air. Le dispositif d'injection est fait d'un plastique durable. Il est conçu pour être facile à tenir pour l'auto-administration de médicaments. La seringue sans aiguille est également en plastique. Il est stérilisé et est la seule pièce de l'appareil qui doit toucher la peau. La seringue est conçue pour être jetée après chaque utilisation. Pour les unités portables, des cartouches d'air métalliques sous pression sont incluses. Les appareils moins mobiles ont des prises d'air qui se fixent à de plus grands conteneurs d'air comprimé. Certains systèmes à air forcé utilisent un ressort réutilisable pour générer la force de poussée au lieu des cartouches d'air sous pression.

Le processus de fabrication

Il existe de nombreuses méthodes pour produire chaque système d'injection sans aiguille. Le processus suivant se concentre sur la production d'un système à air pulsé. Ces systèmes sont fabriqués selon une procédure étape par étape qui consiste à mouler les pièces, à les assembler, à décorer et à étiqueter le produit final. Les pièces individuelles sont généralement produites hors site et assemblées par le fabricant du système d'injection sans aiguille. Toute la fabrication se fait dans des conditions stériles pour éviter la propagation des maladies.

Fabrication des pièces

• 1 La première étape nécessite la production des pièces plastiques constitutives à partir de granulés plastiques. Cela se fait par un processus appelé moulage par injection. Les granulés de plastique sont placés dans un grand bac de stockage sur une machine de moulage par injection. Ils sont chauffés pour les rendre fluides.
• 2 Le matériau est ensuite passé à travers une vis à commande hydraulique. Lors de la rotation de la vis, le plastique est dirigé à travers une buse qui l'injecte ensuite dans un moule. Le moule est composé de deux moitiés métalliques qui forment la forme de la pièce lorsqu'elles sont réunies. Lorsque le plastique est dans le moule, il est maintenu sous pression pendant une durée spécifiée, puis laissé refroidir. En refroidissant, le plastique à l'intérieur durcit.
• 3 Les pièces du moule sont séparées et la pièce en plastique tombe sur un convoyeur. Le moule se referme ensuite et le processus est répété. Une fois les pièces en plastique éjectées du moule, elles sont inspectées manuellement pour s'assurer qu'aucune pièce significativement endommagée n'est utilisée.

Assemblage et étiquetage

• 4 Les pièces sont ensuite transportées vers une chaîne de montage. Dans cette phase de production, divers événements se produisent. Les machines appliquent des marquages ​​indiquant les niveaux de dose et les mesures de force. Ces machines sont spécialement calibrées pour que chaque impression soit faite avec précision. Selon la complexité de l'appareil, des travailleurs humains ou des machines peuvent assembler les appareils. Cela implique d'insérer les différentes pièces dans le boîtier principal et de fixer les boutons.

Emballage

• 5 Après l'étape d'assemblage, les dispositifs d'injection sont conditionnés. Ils sont d'abord emballés dans des films stériles puis placés dans des boîtes en carton ou en plastique. Chaque pièce est emballée de sorte que le mouvement est minime pour éviter les dommages. Pour les produits de consommation, un manuel d'instructions est inclus avec des informations de sécurité. Ces boîtes sont ensuite empilées sur des palettes et expédiées par camion aux distributeurs.

Contrôle qualité

Des contrôles de qualité sont effectués tout au long du processus de fabrication. Les inspecteurs de ligne vérifient les composants en plastique pour s'assurer qu'ils sont conformes aux spécifications prédéterminées. Les inspections visuelles sont la première méthode d'essai, mais un équipement de mesure est également utilisé pour vérifier les dimensions, y compris la taille et l'épaisseur. Les instruments qui peuvent être utilisés comprennent des micromètres laser, des pieds à coulisse et des microscopes. Les inspecteurs vérifient également que l'impression et l'étiquetage sont corrects et que toutes les pièces sont incluses dans les emballages finaux.

Étant donné que ces dispositifs peuvent présenter divers problèmes de sécurité, leur production est strictement contrôlée par la Food and Drug Administration (FDA). Chaque fabricant doit se conformer à diverses normes et spécifications de production. Des inspections annoncées et inopinées peuvent avoir lieu pour s'assurer que ces entreprises respectent les bonnes pratiques de fabrication. Pour cette raison, des enregistrements détaillés doivent être conservés concernant la production et la conception.

Le futur

Beaucoup de ces technologies alternatives sans aiguille sont en phase de développement. Les entreprises travaillent toujours à produire des appareils plus sûrs et plus faciles à utiliser. Ils travaillent également sur des alternatives qui peuvent fournir encore plus de types de médicaments. Les inhalateurs sont améliorés, tout comme les sprays nasaux, les injecteurs à air pulsé et les patchs. À l'avenir, d'autres aliments pourraient être génétiquement améliorés pour administrer des vaccins et d'autres médicaments. Ceux-ci incluent des aliments comme les bananes et les tomates. En fait, les bananes sont considérées comme porteuses d'un vaccin pour se protéger contre le virus Norwalk. Des tomates protectrices contre l'hépatite B sont également en cours de développement. En plus de nouveaux systèmes d'administration, les scientifiques étudient également des méthodes pour produire des médicaments plus durables qui réduiront le nombre d'injections d'aiguilles.