Sistema de injeção sem agulha

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Os sistemas de injeção sem agulha são novas maneiras de introduzir vários medicamentos em pacientes sem perfurar a pele com uma agulha convencional. Eles podem assumir a forma de sprays, produtos comestíveis, inaladores e adesivos para a pele. Embora as agulhas hipodérmicas tenham sido introduzidas pela primeira vez em 1800, os sistemas sem agulha são invenções relativamente recentes. Hoje, são uma tecnologia em constante desenvolvimento que promete tornar a administração de medicamentos mais eficiente e menos dolorosa.

Antecedentes

As pessoas recebem injeções para protegê-las da gripe, tétano, cólera, febre tifóide e outras doenças. Quando uma agulha é inserida através da pele, a vacina (ou medicamento) que ela carrega fornece imunidade sistêmica. Isso ocorre porque a vacina chega à corrente sanguínea e provoca o corpo a criar anticorpos que são transportados por todo o corpo.

Nos Estados Unidos, as crianças podem receber mais de 13 injeções de vacina aos 16 anos. Infelizmente, há uma variedade de problemas associados às agulhas hipodérmicas usadas para essas injeções. Uma das desvantagens mais significativas é o custo relativamente alto das agulhas. O custo resulta em uma taxa de vacinação mais baixa, especialmente para crianças em países em desenvolvimento. Outro problema com as agulhas tradicionais é a falta de reutilização. Se uma seringa de agulha não for esterilizada, reutilizá-la pode levar à propagação de doenças. Além disso, muitas pessoas têm medo de agulhas, o que as faz evitar o tratamento. Essas desvantagens levaram ao desenvolvimento de sistemas de distribuição alternativos para injeções de agulha.

Os sistemas sem agulhas são projetados para resolver esses problemas, tornando-os mais seguros, menos caros e mais convenientes. Prevê-se que esses sistemas aumentarão a incidência de vacinação e reduzirão a quantidade de antibióticos prescritos. Além disso, eles devem reduzir o número de acidentes com agulhas que resultaram em alguns trabalhadores da saúde contraírem doenças.

Mais de uma dúzia de empresas desenvolveram alternativas para as injeções com agulhas. Alguns dos designs diferentes incluem sprays nasais, gotas nasais, líquidos aromatizados, adesivos para a pele, vegetais embalados com vacinas com pressão de ar e comestíveis.

Os sistemas sem agulha, mais semelhantes às injeções tradicionais, envolvem a transferência direta do medicamento através da pele. Uma empresa oferece um sistema de injeção em que o medicamento é disperso pela pele como uma névoa fina ou pó. Nesse sistema, um dispositivo em forma de tubo é colocado contra a pele e uma explosão de ar força as moléculas do medicamento para o corpo. O dispositivo foi projetado para forçar o medicamento longe o suficiente através da pele para que entre na corrente sanguínea. Uma aplicação para a qual este sistema é particularmente útil é para pacientes que precisam de doses diárias de hormônio do crescimento.

Os adesivos foram introduzidos como sistemas de aplicação sem agulha. Esses dispositivos, que parecem ataduras, transferem lentamente o medicamento através da pele. Em um tipo de remendo, milhares de lâminas minúsculas estão embutidas em sua superfície. O adesivo é coberto com medicamento e, em seguida, colocado na pele. As lâminas fazem cortes microscópicos na pele que abrem um caminho para a entrada de drogas. Quando uma corrente elétrica é aplicada, o medicamento é forçado a entrar no corpo. Esse processo, chamado iontoforese, não dói.

Sprays nasais, supositórios e gotas para os olhos e nariz são formas de sistemas sem agulha que liberam medicamentos através da membrana mucosa, onde ocorrem 90% de todas as infecções. A membrana mucosa é encontrada em todo o corpo e inclui o revestimento do trato respiratório, do trato digestivo e das passagens urinárias e genitais. Esses sistemas sem agulha estimulam o corpo a produzir anticorpos nas superfícies da mucosa e em todo o sistema.

A injeção nasal pode ser a primeira injeção contra gripe sem agulha. É um dispositivo semelhante a uma seringa que tem um pulverizador de aerossol no lugar da agulha. Ele distribui um vírus fraco da gripe diretamente nas passagens nasais e cria imunidade contra a gripe com efeitos colaterais mínimos.

Os inaladores são outro tipo de sistema de aplicação sem agulha. Nestes sistemas, líquidos ou pós são inalados e administrados aos pulmões. Esses dispositivos são bons para administrar drogas protéicas porque os pulmões fornecem uma rápida absorção na corrente sanguínea. Em um sistema, há uma unidade de bomba que atomiza um medicamento em pó. Isso permite que o paciente inale a quantidade adequada de medicamento sem que ele fique preso na parte de trás da garganta. Para diabéticos que precisam de injeções diárias de insulina, um inalador de aerossol também foi introduzido.

As vacinas orais são sistemas sem agulha que podem substituir as injeções de vacina. Essa tecnologia tem sido difícil de aperfeiçoar por vários motivos. O principal problema com esse tipo de sistema de administração é que o ambiente do sistema digestivo é hostil e normalmente destrói vacinas e outras drogas. Além disso, as vacinas não funcionam tão bem em provocar a produção de anticorpos no revestimento digestivo. Uma das vacinas orais mais recentes envolve a liofilização do medicamento e misturá-lo com um tampão de sal para protegê-lo quando estiver no estômago. Outras formas comestíveis incluem uma solução de açúcar de uma vacina contra a bactéria que causa úlceras. Para os viajantes, uma cápsula de vacina contra a febre tifóide foi desenvolvida como uma alternativa às duas injeções dolorosas normalmente necessárias.

A engenharia genética possibilitou a produção de vacinas orais em alimentos. Em 1998, foram produzidas batatas que continham genes do vírus que causa a cólera. Estas batatas mostraram eficácia em proteger as pessoas desta doença. Isso é particularmente útil para países em desenvolvimento onde as batatas são um alimento básico e a refrigeração que é normalmente necessária para o transporte de vacinas não está prontamente disponível.

História

Desde que se sabe que os medicamentos curam doenças, as pessoas procuram métodos melhores de administrá-los. Durante o início do século XIX, os pesquisadores fizeram uma série de descobertas que eventualmente levaram ao desenvolvimento da agulha hipodérmica por Alexander Wood em 1853. Esse dispositivo era usado para dar morfina a pacientes que sofriam de distúrbios do sono. Nos anos subsequentes, a agulha hipodérmica passou por mudanças significativas que a tornaram mais eficiente, segura e confiável de usar. No entanto, as agulhas ainda têm desvantagens significativas que levaram os pesquisadores a encontrar alternativas sem agulha.

Os primeiros sistemas de injeção sem agulha movidos a ar foram desenvolvidos durante as décadas de 1940 e 1950. Esses dispositivos tinham o formato de uma arma e usavam gases propulsores para forçar a passagem de medicamentos fluidos pela pele. Ao longo dos anos, os dispositivos foram modificados para melhorar a quantidade e os tipos de medicamentos administrados, bem como a eficiência e a facilidade de uso.

Matérias-primas

Uma vez que esses dispositivos entram em contato direto com o corpo, eles devem ser feitos de materiais que sejam farmacologicamente inertes. Os materiais também devem resistir a altas temperaturas porque são esterilizados por calor. Os sistemas de injeção forçada a ar estão disponíveis em diferentes formas e tamanhos. O revestimento externo do dispositivo é feito de um termoplástico leve e de alta resistência, como policarbonato. Os policarbonatos são polímeros produzidos sinteticamente por meio de várias reações químicas. Para tornar o polímero mais fácil de moldar, são adicionados enchimentos. Esses enchimentos tornam os plásticos mais duráveis, leves e rígidos. Corantes também são incorporados ao plástico para modificar a aparência. Antes da fabricação, os plásticos são normalmente fornecidos na forma de grânulos com os corantes e enchimentos já incorporados. Os sistemas forçados a ar normalmente usam dióxido de carbono ou gás hélio para impulsionar o medicamento para o corpo.

Os três tipos diferentes de injeções.

Certos tipos de medicamentos funcionam melhor com sistemas de injeção sem agulha do que outros. A insulina, que deve ser administrada diariamente aos diabéticos, pode ser incorporada ao sistema inalador. O cloridrato de lidocaína, um anestésico local, é adequado para ser administrado sem agulha. Outros medicamentos adequados para sistemas sem agulhas incluem Fentanil (um analgésico opioide), Heparina (um anticoagulante) e uma variedade de vacinas. Vários ingredientes adjuntos incluídos nestes medicamentos incluem ciclodextrinas, lactose, lipossomas, aminoácidos e água.

Design

Os sistemas de injeção sem agulha forçada a ar são tipicamente compostos de três componentes, incluindo um dispositivo de injeção, uma seringa sem agulha descartável e um cartucho de ar. O dispositivo de injeção é feito de um plástico durável. Ele é projetado para ser fácil de segurar para a autoadministração de medicamentos. A seringa sem agulha também é de plástico. É esterilizado e é a única peça do aparelho que deve entrar em contato com a pele. A seringa foi concebida para ser eliminada após cada utilização. Para unidades portáteis, cartuchos de ar de metal pressurizado estão incluídos. Dispositivos menos móveis têm conexões de ar que se prendem a recipientes maiores de ar comprimido. Alguns sistemas de ar comprimido usam uma mola reutilizável para gerar a força de empuxo em vez de cartuchos de ar pressurizado.

O processo de fabricação

Existem vários métodos de produção de cada sistema de injeção sem agulha. O processo a seguir concentra-se na produção de um sistema forçado a ar. Esses sistemas são feitos através de um procedimento passo a passo que envolve a moldagem das peças, sua montagem, decoração e etiquetagem do produto final. As peças individuais são normalmente produzidas fora do local e montadas pelo fabricante do sistema de injeção sem agulha. Toda a fabricação é feita em condições estéreis para evitar a propagação de doenças.

Fazendo as peças

• 1 A primeira etapa requer a produção das peças de plástico componentes a partir de pellets de plástico. Isso é feito por um processo chamado moldagem por injeção. Pelotas de plástico são colocadas em um grande compartimento de retenção em uma máquina de moldagem por injeção. Eles são aquecidos para torná-los fluidos.
• 2 O material é então passado por um parafuso controlado hidraulicamente. Conforme o parafuso gira, o plástico é direcionado através de um bico que o injeta em um molde. O molde é formado por duas metades de metal que formam a forma da peça quando unidas. Quando o plástico está no molde, ele é mantido sob pressão por um determinado período de tempo e, em seguida, pode esfriar. À medida que esfria, o plástico interno endurece.
• 3 As peças do molde são separadas e a parte de plástico cai em uma esteira. O molde então fecha novamente e o processo é repetido. Depois que as peças de plástico são ejetadas do molde, elas são inspecionadas manualmente para garantir que nenhuma peça significativamente danificada seja usada.

Montagem e etiquetagem

• 4 As peças são transportadas em seguida para uma linha de montagem. Nesta fase de produção, vários eventos ocorrem. As máquinas aplicam marcações que mostram os níveis de dose e medições de força. Essas máquinas são calibradas especialmente para que cada impressão seja feita com precisão. Dependendo da complexidade do dispositivo, trabalhadores humanos ou máquinas podem montar os dispositivos. Isso envolve a inserção de várias peças na caixa principal e a fixação de quaisquer botões.

Embalagem

• 5 Após a etapa de montagem, os dispositivos de injeção são colocados na embalagem. Eles são primeiro embrulhados em filmes esterilizados e, em seguida, colocados em caixas de papelão ou plástico. Cada parte é embalada de forma que o movimento seja mínimo para evitar danos. Para produtos de consumo, um manual de instruções está incluído junto com as informações de segurança. Essas caixas são empilhadas em paletes e enviadas por caminhão aos distribuidores.

Controle de qualidade

As verificações de controle de qualidade são feitas em todo o processo de fabricação. Os inspetores de linha verificam os componentes de plástico para garantir que estejam em conformidade com as especificações predeterminadas. As inspeções visuais são o primeiro método de teste, mas o equipamento de medição também é usado para verificar as dimensões, incluindo tamanho e espessura. Os instrumentos que podem ser usados ​​incluem micrômetros de laser, compassos de calibre e microscópios. Os inspetores também verificam se a impressão e a etiquetagem estão corretas e se todas as peças estão incluídas nas embalagens finais.

Uma vez que esses dispositivos podem ter vários problemas de segurança, sua produção é estritamente controlada pela Food and Drug Administration (FDA). Cada fabricante deve estar em conformidade com vários padrões e especificações de produção. Podem ocorrer inspeções anunciadas e não anunciadas para garantir que essas empresas estão seguindo as boas práticas de fabricação. Por esse motivo, registros detalhados devem ser mantidos relacionados à produção e ao design.

O Futuro

Muitas dessas tecnologias alternativas sem agulhas estão em estágio de desenvolvimento. As empresas ainda estão trabalhando para produzir dispositivos mais seguros e fáceis de usar. Eles também estão trabalhando em alternativas que podem fornecer ainda mais tipos de medicamentos. Os inaladores estão sendo aprimorados, assim como os sprays nasais, injetores de ar forçado e adesivos. No futuro, outros alimentos podem ser geneticamente modificados para fornecer vacinas e outros medicamentos. Isso inclui alimentos como bananas e tomates. Na verdade, as bananas estão sendo vistas como portadoras de uma vacina para proteção contra o vírus Norwalk. Tomates que protegem contra a hepatite B também estão sendo desenvolvidos. Além de novos sistemas de entrega, os cientistas também estão investigando métodos para a produção de medicamentos mais duradouros que irão reduzir o número de injeções de agulha.