BuBble Gun-project krijgt brede financiële steun
Technologie naaldloos injecteren binnen handbereik
Al in 2015 bewees David Fernandez Rivas, hoogleraar aan de Universiteit Twente, dat het mogelijk was om vloeistof te injecteren met goedkope, kleine lasers. Door de jaren heen werkten hij en zijn team verder aan de technologie van naaldloos injecteren, gesteund door subsidies van de NWO en de Europese Unie. Nu staat zijn start-up FlowBeams voor een belangrijke beslissing, die mede afh angt van zorgverzekeraars en industrie: welke toepassing is het meest kansrijk?
tekst • Wilma Schreiber
Het idee van naaldloos injecteren is niet nieuw. Al in 1936 werd hiervoor een eerste patent aangevraagd en in de jaren 60 werd een hogeluchtdrukmethode ontwikkeld. Na 2000 kwam het onderzoek op een laag pitje te staan vanwege het risico op infecties. Momenteel zijn er al enkele injectieapparaten op de markt, die werken met een veer of hoge druk. “Het nadeel daarvan is dat ze maar één snelheid kennen en alleen goed werken als je grotere volumes vloeistof diep in de huid wilt brengen. Wij zoeken naar manieren om kleinere doseringen te injecteren”, aldus David Fernandez Rivas.
Snel en zonder schade
Bij lasergestuurd injecteren verhit een draagbare laser de vloeistof met het medicijn, waardoor deze aan de kook raakt en explosief groeit, en vervolgens de ultradunne vloeistofstraal in 1 milliseconde met hoge snelheid door de huid schiet. “De vloeistof wordt in feite de naald. We hebben al ex vivo studies gedaan met varkenshuid en aangetoond dat het injecteren snel en zonder schade aan de huid verloopt. Vergelijkbaar met een muggenprik, waarbij heel kleine vloeistofdruppeltjes binnenstromen. De laser dient alleen om de vloeistof in beweging te krijgen en komt niet in het lichaam. Onze methode is dan ook vooral geschikt voor ondiepe injecties”, verklaart Fernandez Rivas. “Belangrijk aangezien een studie door het LUMC laat zien dat wanneer je intradermaal injecteert, je met een deel van de gewone dosering eenzelfde immuunrespons kunt bereiken en de behandeling ook meer kunt personaliseren.”
Belangrijke voordelen
Daarnaast kent naaldloos injecteren nog een aantal belangrijke voordelen. Zo is het een uitkomst voor mensen met naaldangst, geschat op zo’n 30%van de bevolking. En het zou een belangrijke bijdrage leveren aan verduurzaming van de medische sector. Nu worden wereldwijd dagelijks 44 miljoen naalden gebruikt. Fernandez Rivas: “Die naalden zijn verpakt in plastic en moeten na gebruik apart worden ingezameld en afgevoerd, daar is een hele logistiek mee gemoeid. Naaldloos injecteren zou verder ook prikincidenten inclusief bijbehorend besmettingsrisico op bijvoorbeeld hepatitis of hiv kunnen terugdringen.”
Hamvraag: welke toepassing is het meest kansrijk?
Verder is de technologie ook te gebruiken bij het toedienen van insuline, bij tepelreconstructies, het camoufleren van littekens, allergietesten, botoxinjecties of andere cosmetische ingrepen.
Complex materiaal
Voordat het zover is, staan de Twentse hoogleraar en zijn team nog wel voor de nodige uitdagingen. “De menselijke huid is complex materiaal en bestaat uit verschillende lagen. De eigenschappen ervan veranderen in de winter of zomer, bij het ouder worden, verschillen per lichaamsdeel en zijn ook afhankelijk van de etnische achtergrond. Ons plan is een technologie te ontwikkelen die met de juiste snelheid de juiste dosering vloeistof op de juiste diepte injecteert.” Bij proeven wordt gebruik gemaakt van gelatine, een doorzichtig materiaal, om het injectieproces te bestuderen. “Als je gelatine steviger maakt, blijft een deel van de vloeistof buiten, waar idealiter alle vloeistof naar binnen gaat. Hoe dichter we bij die honderd procent komen, hoe aantrekkelijker de technologie is voor de industrie en de praktijk.” Voor dit wetenschappelijke BuBble Gun-project heeft Fernandez Rivas subsidie gekregen van het European Research Council en van de NWO. Onlangs ontving FlowBeams zelf een subsidie van het European Innovation Council voor het vermarkten van de technologie.
Tijd, geld en kennis
Voorlopig richt Fernandez Rivas zich met FlowBeams op een prototype voor nietmedische toepassing, zoals medische tattoos, permanente make-up en uiteenlopende cosmetische ingrepen. “De regelgeving voor het injecteren van medicijnen is vele malen strenger. Om daaraan te voldoen, is tijd, geld en kennis nodig. Met de juiste partners hopen we sneller naar het hoogste toepassingsniveau – de mens – te komen”, zegt hij. “Wel is het lastig concurreren met de naald, een goedkoop massaproduct. Daarom zijn we nu bezig met een life cycle cost analysis: wanneer is ons systeem goedkoper of duurzamer? Of hoeveel mensen moeten de injector gebruiken om concurrerend te zijn?”
Een andere belangrijke beslissing: de selectie van het medicijn waarmee FlowBeams naar de markt gaat en waarvoor het de technologie verder gaat ontwikkelen. “De eigenschappen van de vloeistof verschillen per medicijn. Sommige zijn vloeibaar, andere hebben meer viscositeit. Dat moeten we goed bestuderen.”
Inpassing in smart care
De resultaten tot nu toe zijn veelbelovend en de reacties binnen ziekenhuizen vooralsnog positief. “Belangrijk pluspunt van naaldloos injecteren is dat het injectieproces sneller en veiliger kan verlopen. Je hoeft niet de naald uit de verpakking te halen, op de spuit te draaien of bij het injecteren op te passen dat je je niet in de vinger prikt”, aldus Fernandez Rivas, die richting de toekomst meer voordelen ziet. “Als we erin slagen het proces elektronisch te programmeren, kunnen patiënten zelf thuis medicijnen injecteren. Dat vermindert de druk op de zorg”, schetst hij. “En aan de hand van een serienummer zou een dokter via de cloud meteen weten wanneer en hoeveel vloeistof is geïnjecteerd. Die informatie komt tevens in het EPD, wat helpt de overhead en logistiek te verminderen. En als het mogelijk wordt de dosering te personaliseren, is dat ook beter voor de patiënt. Want nu krijgt iedereen – oud en jong, dik of dun – bijvoorbeeld nog eenzelfde vaccindosis.”
Draagbaar prototype
Momenteel is FlowBeams bezig om verschillende onderdelen in één draagbaar prototype te bouwen. “Zo lang we nog geen keuze hebben gemaakt voor één specifiek medicijn, willen we eerst de technologie verder doorontwikkelen en op eigen benen kennis en informatie verzamelen, en aantonen dat naaldloos injecteren beter werkt dan bestaande methoden”, aldus Fernandez Rivas, die verwacht over drie jaar een prototype gereed te hebben om te testen met gezonde vrijwilligers en op basis van dergelijke patiëntgroepen meer informatie verzamelen.
BuBble Gun-project
Het BuBble Gun-project richt zich met name op de reductie van huidschade, een belangrijk voordeel van naaldloos injecteren. Naast een zeer precieze techniek is het ook zaak exact de eigenschappen van de menselijke huid vast te stellen. Hiervoor doet David Fernandez Rivas zowel fundamenteel als klinisch onderzoek, in nauwe samenwerking met projectpartners in het internationale Future Under Our Skin (FUOS)-netwerk. Dit platform verenigt wetenschappers, dermatologen, cosmetici, tatoeëerders en patiëntenorganisaties.
“Als we niet-medische vraagstukken onder de knie hebben, is het tijd om stappen te zetten samen met partijen in de cosmetische industrie of bijvoorbeeld producenten van insuline. Veel hangt daarbij af van goedkeuring door zorgverzekeraars en de overheid.” Daarnaast is de Twentse hoogleraar ook een samenwerking aangegaan met het Radboudmc voor het injecteren van medicijnen in het binnenoor en is er interesse vanuit de oogkliniek in Erasmus MC. “Dat is nu nog toekomstmuziek.”
David Fernandez Rivas
David Fernandez Rivas (1981) kwam in 2007 vanuit Cuba naar Nederland om te promoveren in de onderzoeksgroep Mesoscale Chemical Systems van de faculteit Technische Natuurwetenschappen (TNW) aan de Universiteit Twente. Naast zijn huidige hoogleraarschap is hij onderzoeker bij het Mechanical Engineering Department van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), en gasthoogleraar bij de afdeling Dermatologie van het Erasmus MC.
