משאבה זעירה תספק תרופות לגוף

מהנדסים באוניברסיטת אוהיו עובדים על משאבה זעירה להשתלה שתספק תרופות על פי תכנון מתוכנת מראש.
ספקי תרופות מושתלים אינם חדשים. השתל למניעת הריון הוא דוגמה אחת, אבל ספקי התרופות היום יכולים לשחרר תרופה במינון מתמשך.
ייצור מנגנון שישאב את התרופות באופן קבוע, על פי הצרכים הייחודיים של החולה, היתה עד כה מסובכת מידי בגלל המימדים הזעירים של השתל.
הצוות באוהיו מייצר ננו-משאבה המתוכנתת לשדר סדרה של פעימות חשמליות, הפועלת על ידי סוללה ושתי אלקטרודות. בכל פעימה משוחררת כמות קטנה של תרופה. התהליך מוכר כאלקטרואוסמוזה.
"המשאבה תקבע את אספקת התרופה בזמנים המדוייקים הרצויים" אומר דרק הנספורד, חבר בצוות ופרופסור מסייע בחוג למדע חומרי והנדסה. "יהיה שם מעגל חשמלי פשוט לשליטה, וניתן יהיה לתכנת אותו ואת קצב הזרמת התרופה בזמן ההשתלה."
ההגדרה הרשמית של אלקטרואוסמוזה היא תזוזת נוזל באברונים בהשפעת שדה חשמלי.
"אתה מספק זרם, והמתח העודף מגיע לדופן המנגנון ויוצר כוח שגורם לנוזל בדופן לזוז, מה שגורם לשאר הנוזל לזוז איתו" אומר הנספורד.
התיאוריה הזו כבר מוכרת כמאה שנים.
"היא מאוד מוכרת, אבל לא נחשבה לרלוונטית כשעובדים בקנה מידה ננו-מטרי עד היום" אומר טרי קונסליק, חבר בצוות ופרופסור בחוג להנדסה מכנית באוניברסיטת אוהיו.
השימוש בתהליך הזה אומר שהתרופה יכולה להינתן או לא על פי החלטה.
"בתהליכים אחרים, הדרך היחידה להפסיק את התרופה היא להוציא את השתל" אומר פרנק מרטין, המדען הראשי באימד, החברה המייצרת את המתקן.
לחלק מהאנשים, ככל שניתן לשלוט טוב יותר בשתל, המצב משתפר.
"יכול להיות לזה הרבה ערך" אומר ד"ר מרגוט אייקן, אנדוקרינולוגית במרפאה פרטית בקליפורניה. "מעבר לכך, אפשר לקבוע שני שלבים, האחד לאספקה קבועה של התרופה, והשני כשצריך פעימות של התרופה, ומוסיפים זריקה נוספת במקרה הצורך".
הננו-משאבה זקוקה לפחות מוולט חשמלי כדי להזיז את התרופה, כך שאין חשש שהחולים ירגישו כאילו הם מקבלים סדרה של שוקים חשמליים.
"אין מספיק כוח כדי להוות סכנה כלשהי לחולה, וגם התרופה לא נמצאת בסכנה" אומר מרטין.
המתקן גלילי, ברוחב של כחמישה מילימטר ובאורך של 40 מילימטר. כשיהיה מוכן לשימוש בבני אדם, הוא יוחדר ממש מתחת לעור הזרוע.
"החלק הכי חשוב של המתקן הוא מגוון הננו ערוצים שנוצרים על ידי טכנולוגית מיקרו פבריקציה" אומר מרטין.
הפבריקציה גם היתה השלב המסובך ביותר בתהליך הייצור.
"קשה לעשות את הערוצים כמו שצריך כשאתה עובד על משהו כל כך קטן, הערוצים צריכים להיות בגודל של כארבעה ננומטרים. את יכול להגיע לעיקול בצינורית, וזה ישפיע על העברת הנוזל" אומר קונסליק.
האלקטרודות בתוך המתקן מקבלות כוח מסוללה רגילה של מכשיר שמיעה.
"ביחס לכוח שאנחנו צריכים, סוללה כזו שאפשר להשיג בכל מקום יכולה להחזיק מעמד שנים" אומר הנספורד.
המתקן יכול לקבל מילויים חוזרים של התרופה על ידי מחט ונסיוב, במידה שצריך למלא את המאגרים במתקן.
היות שהמתקן כל כך זעיר, טווח התרופות שהוא מתאים להן מוגבל לתרופות המרוכזות מאוד.
מרטין אומר שהחלק היקר ביותר במתקן יהיה התרופות עצמן.
הננו משאבה לא תהיה מוכנה לניסויים על בעלי חיים בשנתיים הקרובות. אבל היום, כשהצוות כבר הוכיח שהפעימות החשמליות פועלות כמשאבה, הם יכולים לבדוק שימושים נוספים.
"אפשר להשתמש בזה כדי לאפיין מולקולות מסוימות גם לצרכי אבחון" אומר קונסליק.