Высокоскоростная камера зафиксировала струю воды, пробивающую каплю
Инъекция лекарства бывает довольно неприятной из-за болезненности укола. К счастью, исследователи разрабатывают метод доставки препаратов через кожу без игл. В этом им помогает струя жидкости и высокоскоростные камеры
Современные системы инъекций без игл используют различные средства для доставки лекарства с высокой скоростью через естественные поры кожи. Например, проект MIT spinout Portal Instruments, предлагает конструкцию, в которой электромагнитный привод используется для выброса тонких струй жидкости с лекарственным средством через сопло со скоростью, достаточной для проникновения через кожу в мышцы.
Новая работа ученых, в которой они наблюдали за тонкой струей воды, пробивающей каплю, первый шаг к разработке системы безигловых инъекций, которая позволяла бы вводить небольшие дозы лекарств подкожно. Конструкция исследователей состоит из маломощного лазера, который нагревает микрожидкостный чип, заполненный жидкостью. Подобно кипячению чайника с водой, лазер создает пузырь в жидкости, который проталкивает жидкость через чип, в результате чего из сопла на очень высокой скорости вылетает тонкая струя.
Ранее авторы использовали в качестве модели кожных покровов прозрачный желатин, чтобы определить объемы жидкости, которые система может эффективно доставлять на определенные расстояния внутрь кожи. Но ученые быстро поняли, что точно воспроизводить структуру этого материала очень сложно. Тогда авторы решили изучить более простой сценарий — струю воды, выстреливаемую во взвешенную каплю из этой жидкости. Свойства воды лучше известны и могут быть более тщательно откалиброваны по сравнению с желатином.
Ученые установили микрожидкостную систему на основе лазера и выстреливали из нее тонкими струями воды в одну каплю, свисающую с вертикального шприца. Авторы варьировали вязкость каждой капли, добавляя определенные соединения. Затем ученые записывали каждый эксперимент с помощью высокоскоростных камер. Воспроизводя видеозаписи со скоростью 50 000 кадров в секунду, исследователи смогли измерить скорость и размер струи жидкости, которая попадала в каплю, а иногда и пронзала ее насквозь. Эксперименты показали интересные явления, например, случаи, когда струя втягивалась обратно в каплю из-за ее вязкоупругости.
Статья опубликована в журнале Soft Matter.
