RU2567826C1 - Method of sampling subcutaneous interstitial fluid by means of microneedle applicator - Google Patents
Method of sampling subcutaneous interstitial fluid by means of microneedle applicator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567826C1 RU2567826C1 RU2014139988/14A RU2014139988A RU2567826C1 RU 2567826 C1 RU2567826 C1 RU 2567826C1 RU 2014139988/14 A RU2014139988/14 A RU 2014139988/14A RU 2014139988 A RU2014139988 A RU 2014139988A RU 2567826 C1 RU2567826 C1 RU 2567826C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- applicator
- needles
- microneedle
- skin
- interstitial fluid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской диагностике, в частности к способам получения образцов физиологической жидкости.The invention relates to medical diagnostics, in particular to methods for producing samples of physiological fluid.
Следует пояснить, что для современного общества определение концентрации анализируемого вещества в физиологических образцах представляет постоянно возрастающее значение. Такие проверки находят использование в разнообразных применениях, включая клинические лабораторные исследования, домашние исследования и т.д., где результаты такого исследования играют важную роль в диагностике и лечении разнообразных патологических состояний. Представляющие интерес анализируемые вещества включает в себя, например, глюкозу для лечения сахарного диабета, холестерин для контроля сердечно-сосудистого состояния, лекарственные препараты для контроля уровней терапевтических средств или распознавания запрещенных/незапрещенных уровней лекарственных препаратов. В ответ на это возрастающее значение определения концентрации анализируемого вещества было разработано множество методик и устройств определения концентрации анализируемого вещества как для клинического, так и для домашнего исследования.It should be clarified that for modern society, the determination of the concentration of the analyte in physiological samples is an ever-increasing value. Such tests find use in a variety of applications, including clinical laboratory research, home research, etc., where the results of such a study play an important role in the diagnosis and treatment of a variety of pathological conditions. Analyzers of interest include, for example, glucose for the treatment of diabetes mellitus, cholesterol for monitoring the cardiovascular state, drugs for monitoring the levels of therapeutic agents or recognition of prohibited / forbidden drug levels. In response to this increasing importance of determining the concentration of an analyte, many techniques and devices have been developed for determining the concentration of an analyte for both clinical and home research.
Для определения концентрации анализируемого вещества в физиологическом образце сначала должен быть получен физиологический образец. Получение и исследование образца ранее часто включало в себя обременительные и сложные процедуры, например, традиционные способы отбора предусматривают отбор биоматериала (крови) для исследований с помощью инъекционной иглы, что обусловливает: травматичность; негативное психологическое воздействие (особенно на мужчин и детей); риск инфицирования (до 30%); необходимость выполнения процедуры в лицензированных медицинских учреждениях обученным персоналом; значительные затраты на утилизацию расходных материалов (на 1 шприц ценой 4 руб. необходимо затратить около 9 руб.).To determine the concentration of an analyte in a physiological sample, a physiological sample must first be obtained. Obtaining and researching a sample previously often included burdensome and complex procedures, for example, traditional methods of selection include the selection of biomaterial (blood) for research using an injection needle, which leads to: trauma; negative psychological impact (especially on men and children); risk of infection (up to 30%); the need to carry out the procedure in licensed medical institutions by trained personnel; significant costs for the disposal of consumables (for 1 syringe at a cost of 4 rubles. You need to spend about 9 rubles.).
Учитывая незначительные объемы вещества, необходимые для современной клинической диагностики, альтернативой крови может быть подкожная межтканевая (интерстициальная) жидкость. Состав подкожной интерстициальной жидкости (далее - ПИЖ) из-за разветвленности подкожной капиллярной сети идентичен набору биомаркеров и метаболитов в крови.Given the insignificant volumes of the substance necessary for modern clinical diagnosis, an alternative to blood may be subcutaneous interstitial (interstitial) fluid. The composition of the subcutaneous interstitial fluid (hereinafter - PI) due to the branching of the subcutaneous capillary network is identical to the set of biomarkers and metabolites in the blood.
Широкомасштабный отбор ПИЖ можно проводить с помощью микроигольных аппликаторов (далее - МИА) [2, 3]. МИА проникают сквозь кератиновый слой кожи и входят в эпидермис, поверхностный слой живых клеток, в котором нет нервных окончаний, поэтому их введение является безболезненным. Также использование МИА безопасно, поскольку именно в эпидермисе находятся важнейшие элементы иммунной системы человека, клетки Лангерганца, и вероятность проникновения инфекции значительно меньше, чем при обычной подкожной инъекции, когда игла проникает глубже этого защитного слоя. Таким образом, введение в кожу МИА не требует специальной медицинской подготовки, что делает их особенно востребованными для систем самодетекции и широкомасштабного скрининга.Large-scale selection of PIG can be carried out using microneedle applicators (hereinafter - MIA) [2, 3]. MIA penetrate the keratin layer of the skin and enter the epidermis, the surface layer of living cells in which there are no nerve endings, so their introduction is painless. Also, the use of MIA is safe, since it is in the epidermis that the most important elements of the human immune system, Langerhans cells, are located, and the probability of infection is much less than with conventional subcutaneous injection, when the needle penetrates deeper than this protective layer. Thus, the introduction of MIA into the skin does not require special medical preparation, which makes them especially popular for self-detection systems and large-scale screening.
Однако не существует универсальной методики отбора ПИЖ с помощью МИА, при реализации которой была бы получена физиологическая жидкость в нужном объеме для различных диагностических направлений при минимальном количестве используемых МИА, т.к. имеются сложности при извлечении ПИЖ из игл.However, there is no universal methodology for the selection of PIs using MIA, the implementation of which would produce physiological fluid in the right volume for various diagnostic directions with a minimum number of used MIA, because there are difficulties in extracting the PIW from the needles.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение, изложенное в источнике информации [4]. В этой статье рассматриваются перспективы использования микроигольных аппликаторов для отбора подкожной интерстициальной жидкости для задач лабораторной диагностики. При реализации указанного известного способа отбора производят формирование на участке кожи множества микропор, посредством микроигольного аппликатора, содержащего ряд игл, путем прикладывания положительного давления на указанный аппликатор и извлечение подкожной интерстициальной жидкости через указанные микропоры внутрь игл.Closest to the proposed invention is a technical solution described in the source of information [4]. This article discusses the prospects of using microneedle applicators for the selection of subcutaneous interstitial fluid for laboratory diagnostic purposes. When implementing this known selection method, a plurality of micropores are formed on a skin site by means of a microneedle applicator containing a number of needles by applying positive pressure to said applicator and extracting subcutaneous interstitial fluid through these micropores into the needles.
Однако для указанного известного способа характерны те же недостатки, что и для вышеприведенных аналогов. Кроме того, некоторые микроиглы могут забиваться компонентами эпидермиса, что может обуславливать снижение качества отбора подкожной интерстициальной жидкости.However, the specified known method is characterized by the same disadvantages as for the above analogues. In addition, some microneedles can become clogged with components of the epidermis, which can lead to a decrease in the quality of selection of subcutaneous interstitial fluid.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в унификации способа для получения ПИЖ для различной диагностической направленности при одновременном обеспечении практически полного заполнения объема игл указанной жидкостью и достаточно полного извлечения в последующем отобранной жидкости из них.The technical result achieved by the present invention is to unify the method for obtaining PIW for various diagnostic directions while ensuring almost complete filling of the volume of needles with said liquid and sufficiently complete extraction of subsequently selected liquid from them.
Поставленный технический результат достигается предлагаемым способом отбора подкожной интерстициальной жидкости при помощи микроигольного аппликатора, включающим формирование на участке кожи посредством микроигольного аппликатора, содержащего ряд игл, множества микропор, путем прикладывания положительного давления на указанный аппликатор, и извлечение подкожной интерстициальной жидкости через указанные микропоры посредством игл, при этом новым является то, что положительное давление на микроигольный аппликатор оказывают не менее 1 минуты, далее производят экспозицию аппликатора на коже в течение 20 минут, и после съема аппликатора с кожи подвергают его центрифугированию в режиме 3,5 герц в течение 2 минут, причем в качестве микроигольного аппликатора используют аппликатор площадью поверхности 1 см2 и содержащий 100 полимерных игл высотой 300 мкм, выполненный с возможностью отбора 0,6-1,1 мкл подкожной интерстициальной жидкости.The technical result is achieved by the proposed method for the selection of subcutaneous interstitial fluid using a microneedle applicator, including the formation on the skin area using a microneedle applicator containing a number of needles, a plurality of micropores, by applying positive pressure to the specified applicator, and extracting the subcutaneous interstitial fluid through these micropores using needles, while new is that positive pressure on the microneedle applicator is not less its 1 minute, then produce applicator exposure on the skin for 20 minutes, and after removal of the applicator from the skin it is subjected to centrifugation mode 3.5 hertz for 2 minutes, and as the use microneedle patch applicator surface area of 1 cm 2 and containing 100 polymer needles 300 microns high, configured to take 0.6-1.1 μl of subcutaneous interstitial fluid.
Положительное давление на микроигольный аппликатор прилагают вручную, нажимом на него для формирования микропор.Positive pressure on the microneedle applicator is applied manually by pressing on it to form micropores.
При экспозиции аппликатора на коже его фиксируют лейкопластырем.When the applicator is exposed to the skin, it is fixed with a band-aid.
Центрифугирование аппликатора производят в пробирке Эппендорфа, в положении фиксации на внутренней стороне крышки последней.The applicator is centrifuged in an Eppendorf tube, in the locked position on the inside of the lid of the latter.
Полимерные иглы микроигольного аппликатора выполнены из кроссшитых полимеров в соотношении поли(метил)винилэфир-ко-малеиновой кислоты (PMVE/MA) (Sigma) 1980 кДа - 15 г и полиэтиленгликоль (ПЭГ) 10 кДа (Sigma) 7 г в 77 мл дистиллированной воды при реакции полимеризации катализом при температуре +80°С.The polymer needles of the microneedle applicator are made of crosslinked polymers in the ratio of poly (methyl) vinyl ester-co-maleic acid (PMVE / MA) (Sigma) 1980 kDa - 15 g and polyethylene glycol (PEG) 10 kDa (Sigma) 7 g in 77 ml of distilled water during the polymerization reaction by catalysis at a temperature of + 80 ° C.
В качестве микроигольного аппликатора используют одновременно несколько указанных аппликаторов в зависимости от требуемого количества отбираемой подкожной интерстициальной жидкости.As a microneedle applicator, several of these applicators are used simultaneously, depending on the amount of subcutaneous interstitial fluid to be taken.
Участок кожи, на который накладывают микроигольный аппликатор, предварительно обрабатывают антисептиком.The skin area on which the microneedle applicator is applied is pre-treated with an antiseptic.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.The specified technical result is achieved due to the following.
Благодаря формированию на участке кожи посредством микроигольного аппликатора, содержащего ряд водопроницаемых (позволяющих впитывать жидкие компоненты) игл, путем прикладывания положительного давления на указанный аппликатор, обеспечивается проникновение игл сквозь кератиновый слой кожи и выход их в эпидермис, поверхностный слой живых клеток, где и происходит последующее извлечение подкожной интерстициальной жидкости через указанные микропоры внутрь игл.Due to the formation on the skin site by means of a microneedle applicator containing a number of water-permeable (allowing to absorb liquid components) needles, by applying positive pressure to the specified applicator, the needles penetrate the keratin layer of the skin and exit them into the epidermis, the surface layer of living cells, where the subsequent extracting subcutaneous interstitial fluid through these micropores into the needles.
Экспериментальным путем было установлено, что положительное давление на микроигольный аппликатор, например, посредством ручного нажима (но возможны и другие примеры формирования положительного давления), следует оказывать не менее 1 минуты. Только в этом случае будет достигнуто соприкосновение практически всех игл аппликатора с подкожным слоем, создание микропор на коже и обеспечена диффузия подкожной интерстициальной жидкости в иглы (иглы сродни водопоглощающей матрице).It was experimentally established that positive pressure on the microneedle applicator, for example, by means of manual pressure (but other examples of the formation of positive pressure are possible), should be applied for at least 1 minute. Only in this case will the contact of almost all the applicator needles with the subcutaneous layer, the creation of micropores on the skin, and the diffusion of the subcutaneous interstitial fluid into the needles (needles akin to the water-absorbing matrix) be achieved.
Благодаря тому, что, наряду с вышеуказанным режимом по положительному давлению, производят последующую экспозицию аппликатора на коже в течение 20 минут, обеспечивается практически полное заполнение объема пор игл подкожной интерстициальной жидкостью, что позволяет применять для отбора пробы для конкретного диагностического направления строго конкретное количество аппликаторов (а не больше). Время экспозиции менее 20 минут не позволит обеспечить полноту заполнения объема пор игл, а время экспозиции более 20 минут будет обуславливать потерю подкожной интерстициальной жидкости за счет испарения с поверхности микроигл. Следует указать, что физически процесс заполнения полости игл подкожной интерстициальной жидкостью обусловлен капиллярными силами и осмотическим воздействием.Due to the fact that, along with the above positive pressure regimen, the applicator is subsequently exposed to the skin for 20 minutes, the pore volume of the needles is almost completely filled with subcutaneous interstitial fluid, which makes it possible to use a strictly specific number of applicators for sampling for a specific diagnostic direction ( not more). An exposure time of less than 20 minutes will not allow completeness of filling the pore volume of the needles, and an exposure time of more than 20 minutes will cause loss of subcutaneous interstitial fluid due to evaporation from the surface of microneedles. It should be noted that physically the process of filling the needle cavity with subcutaneous interstitial fluid is due to capillary forces and osmotic effects.
При экспозиции аппликатора на коже его можно зафиксировать, например, лейкопластырем или другой подобной системой.When the applicator is exposed to the skin, it can be fixed, for example, with an adhesive plaster or other similar system.
Благодаря тому, что после съема аппликатора с кожи его подвергают центрифугированию в режиме 3,5 герц в течение от 2 минут, обеспечивается наиболее полное извлечение подкожной интерстициальной жидкости из пор игл при одновременном исключении повреждения игл аппликатора и микропробирки Эппендорфа, исходя из того, что в преимущественном варианте центрифугирование аппликатора производят в пробирке Эпенндорфа, в положении фиксации на внутренней стороне крышки последней.Due to the fact that after removal of the applicator from the skin, it is subjected to centrifugation in the mode of 3.5 hertz for 2 minutes, the most complete extraction of subcutaneous interstitial fluid from the pores of the needles is ensured, while eliminating damage to the applicator needles and the Eppendorf microtube, based on the fact that In an advantageous embodiment, the applicator is centrifuged in an Epenndorf tube, in the locked position on the inside of the lid of the latter.
Также было установлено, что для успешной реализации предлагаемого способа при вышеуказанных режимах и для достижения поставленного технического результата в качестве микроигольного аппликатора можно использовать только микроигольный аппликатор площадью поверхности 1 см2 (это вызвано удобством для размещения его в крышке центрифужной пробирки Эппендорфа) и содержащий 100 полимерных полых игл высотой 300 мкм, выполненный с возможностью отбора 0,6-1,1 мкл подкожной интерстициальной жидкости (исследования показали, что указанный в предлагаемом способе микроигольный аппликатор такой конструкции позволяет отбирать 0,6-1,1 мкл ПИЖ, в зависимости от индивидуальных особенностей кожи и подкожной клетчатки). Использование, например, микроигольных аппликаторов с высотой игл менее 300 мкм не обеспечит проникновение через кератиновый слой, а с высотой более 300 мкм - может обуславливать возникновение болевых ощущений при пенетрировании кожи, поскольку чувствительные нейроны располагаются в подкожном слое на глубине от 400 мкм. Наличие меньшего количества игл (т.е. менее 100) с такой высотой не позволит осуществлять отбор подкожной интерстициальной жидкости в нужном объеме, а размещение более 100 игл на площади 1 см может привести к склеиванию игл при пенетрации кожного покрова. Диаметр основания игл составляет 0,1 мм2. Выполнение аппликатора площадью 1 см2 обусловлено тем, что он размещается в крышке пробирки Эппендорфа.It was also found that for the successful implementation of the proposed method under the above modes and to achieve the technical result as a microneedle applicator, you can use only a microneedle applicator with a surface area of 1 cm 2 (this is due to the convenience for placing it in the lid of an Eppendorf centrifuge tube) and containing 100 polymer needles with a height of 300 μm, made with the possibility of withdrawal of 0.6-1.1 μl of subcutaneous interstitial fluid (studies have shown that indicated in the proposal ohm method microneedle applicator such design allows selected PIZH 0.6-1.1 l, depending on the individual characteristics of the skin and subcutaneous tissue). The use, for example, of microneedle applicators with a needle height of less than 300 microns will not ensure penetration through the keratin layer, and with a height of more than 300 microns it can cause pain during penetration of the skin, since sensitive neurons are located in the subcutaneous layer at a depth of 400 microns. The presence of a smaller number of needles (i.e., less than 100) with such a height will not allow the selection of subcutaneous interstitial fluid in the required volume, and the placement of more than 100 needles on an area of 1 cm can lead to gluing of the needles during penetration of the skin. The diameter of the base of the needles is 0.1 mm 2 . The implementation of the applicator with an area of 1 cm 2 due to the fact that it is placed in the lid of the Eppendorf tube.
Использование микроигольного аппликатора, выполненного с возможностью отбора 0,6-1,1 мкл подкожной интерстициальной жидкости, вызвано необходимостью (если будет больше игл, то тогда неудобно будет центрифугировать и иглы будут гнуться, что затруднит равномерность прокалывания кожи).The use of a microneedle applicator made with the possibility of taking 0.6-1.1 μl of subcutaneous interstitial fluid is necessary (if there are more needles, then it will be inconvenient to centrifuge and the needles will bend, making it difficult to evenly pierce the skin).
В качестве микроигольного аппликатора можно использовать одновременно несколько указанных аппликаторов, в зависимости от требуемого количества отбираемой подкожной интерстициальной жидкости. Например, для отбора 10 мкл подкожной жидкости, необходимой для определения уровня глюкозы на автоматическом биохимическом Konelab 20 (Финляндия "ThermoFisher"), необходимо 10 микроигольных аппликаторов. Это позволит обеспечить унификацию способа для получения ПИЖ для различной диагностической направленности, т.к. при различных заболеваниях требуется разный объем информационной среды, т.е. ПИЖ.As a microneedle applicator, several of these applicators can be used simultaneously, depending on the amount of subcutaneous interstitial fluid to be taken. For example, to take 10 μl of subcutaneous fluid needed to determine the glucose level at Konelab 20 automatic biochemical (Finland "ThermoFisher"), 10 microneedle applicators are needed. This will allow for the unification of the method for obtaining PIW for various diagnostic directions, because for various diseases, a different amount of information environment is required, i.e. PIZH.
Причем в указанном аппликаторе полимерные иглы (они просто всасывают воду, как губка) выполнены из кроссшитых полимеров в соотношении поли(метил)винилэфир-ко-малеиновой кислоты (PMVE/MA) (Sigma) 1980 кДа - 15 г и полиэтиленгликоль 10 кДа (Sigma) - 7,5 г на 77 мл дистиллированной воды. Полимерная сшивка осуществлена при температуре +80°С [1].Moreover, in the indicated applicator, the polymer needles (they simply absorb water like a sponge) are made of cross-linked polymers in the ratio of poly (methyl) vinyl ester-co-maleic acid (PMVE / MA) (Sigma) 1980 kDa - 15 g and polyethylene glycol 10 kDa (Sigma ) - 7.5 g per 77 ml of distilled water. Polymer crosslinking was carried out at a temperature of + 80 ° C [1].
Также предлагается в заявляемом способе участок кожи, на который накладывают микроигольный аппликатор, предварительно обрабатывать антисептиком для снижения риска инфицирования.It is also proposed in the claimed method, the skin area, which impose a microneedle applicator, pre-treated with an antiseptic to reduce the risk of infection.
Таким образом, благодаря совокупности последовательности операций, заявляемых режимов и особенностям микроигольного аппликатора будет обеспечено достижение унификации способа для получения ПИЖ для различной диагностической направленности и одновременно обеспечено практически полное заполнение пор игл указанной жидкостью и полное извлечение в последующем отобранной жидкости из них.Thus, due to the combination of the sequence of operations, the claimed modes and the features of the microneedle applicator, the unification of the method for obtaining the PIW for various diagnostic directions will be achieved and at the same time, almost complete filling of the pores of the needles with the indicated liquid and complete extraction of the subsequently selected liquid from them will be ensured.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
1. Для реализации заявляемого способа были использованы полимерные микроигольные аппликаторы, изготовленные в Технологическом институте штата Джорджия, Атланта, США [5]. Микроигольный аппликатор представляет из себя массив микроскопических игл, установленных на подложку из полистирола преимущественно округлой формы, площадью поверхности 1 см2 и содержащий 100 полимерных игл высотой 300 мкм, выполненный с возможностью отбора 0,6-1,1 мкл подкожной интерстициальной жидкости. Полимерные микроиглы выполнены из кроссшитых полимеров в соотношении поли(метил)винилэфир-ко-малеиновой кислоты (PMVE/MA) (Sigma) 1980 кДа - 15 г. и полиэтиленгликоль (ПЭГ) 10 кДа (Sigma) - 7,5 г на 77 мл дистиллированной воды. Полимерная сшивка осуществлена при температуре +80°С [1]. Микроиглы имеют трехгранную форму. Указанные микроигольные аппликаторы представлены на рисунке 1, где показано схематическое изображение аппликатора в разрезе. При этом показаны: клеевой слой - 1, пленка - 2, микроиглы - 3. Клеевой слой совместно с пленкой образуют подложку.1. For the implementation of the proposed method were used polymer microneedle applicators manufactured at the Institute of Technology of Georgia, Atlanta, USA [5]. A microneedle applicator is an array of microscopic needles mounted on a predominantly rounded polystyrene substrate with a surface area of 1 cm 2 and containing 100 polymer needles 300 μm high, configured to take 0.6-1.1 μl of subcutaneous interstitial fluid. Polymeric microneedles are made of cross-linked polymers in the ratio of poly (methyl) vinyl ester-co-maleic acid (PMVE / MA) (Sigma) 1980 kDa - 15 g and polyethylene glycol (PEG) 10 kDa (Sigma) - 7.5 g per 77 ml distilled water. Polymer crosslinking was carried out at a temperature of + 80 ° C [1]. Microneedles have a trihedral shape. The indicated microneedle applicators are presented in Figure 1, which shows a schematic sectional view of the applicator. It is shown: the adhesive layer - 1, the film - 2, microneedles - 3. The adhesive layer together with the film form the substrate.
При этом в качестве микроигольного аппликатора можно использовать одновременно несколько указанных аппликаторов, в зависимости от требуемого количества отбираемой подкожной интерстициальной жидкости. Например, для глюкозы требуется 10 мкл ПИЖ, для хлоридов - 10 мкл ПИЖ, для мочевины - 20 мкл ПИЖ. В зависимости от этого, в первом случае необходимо 10 вышеуказанных микроигольных аппликаторов, во втором случае - 10, в третьем - 20.At the same time, several indicated applicators can be used simultaneously as a microneedle applicator, depending on the required amount of subcutaneous interstitial fluid taken. For example, for glucose, 10 μl of PIU is required, for chlorides, 10 μl of PIU, for urea, 20 μl of PIU. Depending on this, in the first case, the above 10 microneedle applicators are necessary, in the second case - 10, in the third - 20.
2. Для нанесения микроигольных аппликаторов наиболее оптимальными являются участки кожи с наименьшей толщиной эпидермиса и степенью оволосения. В связи с этим аппликация выполняется предпочтительно на внутреннюю поверхность предплечья. Непосредственно перед нанесением аппликатора участок кожи обрабатывается водорастворимым антисептиком. Выжидается время, необходимое для высыхания антисептика с кожи.2. For applying microneedle applicators, the most optimal are skin areas with the smallest epidermis thickness and the degree of hair growth. In this regard, the application is preferably performed on the inner surface of the forearm. Immediately before applying the applicator, the skin area is treated with a water-soluble antiseptic. The time required for the antiseptic to dry from the skin is expected.
3. Микроигольный аппликатор извлекается из индивидуальной упаковки и прислоняется иглами к коже. Большим пальцем осуществляется нажим, т.е. положительное давление, на тыльную сторону аппликатора в течение 1 минуты, для формирования на участке кожи множества микропор.3. The microneedle applicator is removed from the individual packaging and leans against the skin with needles. The thumb is pressed, i.e. positive pressure on the back of the applicator for 1 minute to form multiple micropores on the skin.
4. Затем производится экспозиция аппликатора на коже в течение 20 минут, при этом аппликатор фиксируется к коже, например, лейкопластырем. Во время этой экспозиции производится извлечение подкожной интерстициальной жидкости через указанные микропоры внутрь пор игл посредством осмотических и капиллярных сил.4. Then the applicator is exposed on the skin for 20 minutes, while the applicator is fixed to the skin, for example, with a band-aid. During this exposure, subcutaneous interstitial fluid is extracted through these micropores into the pores of the needles by osmotic and capillary forces.
5. После съема с кожи микроигольный аппликатор помещается в микропробирку Эппендорфа 4 с крышкой 5 в положении фиксации на внутренней стороне крышки 5 последней (Рис. 2). При этом пробирка может содержать 50 мкл дистиллированной воды. Пробирка подвергается центрифугированию в режиме 3,5 герц в течение от 2 минут для перемещения содержимого микроигл в указанную микропробирку.5. After removal from the skin, the microneedle applicator is placed in an
6. Затем извлеченную из пор иглу ПИЖ используют для выполнения аналитических процедур по установлению уровня биохимических показателей.6. Then, the PIW needle extracted from the pores is used to perform analytical procedures to establish the level of biochemical parameters.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, реализуя его на конкретном примере с участием группы добровольцев:The proposed method is as follows, implementing it on a specific example with the participation of a group of volunteers:
- в рамках данного клинического исследования было привлечено 15 добровольцев. Добровольцу на область живота наносятся десять вышеуказанных микроигольных аппликаторов и выполняются соответствующие операции в соответствии с описанным ранее алгоритмом по предлагаемому способу;- 15 volunteers were involved in this clinical study. A volunteer is applied to the abdominal region ten of the above microneedle applicators and the corresponding operations are performed in accordance with the previously described algorithm by the proposed method;
- для выполнения процедуры сравнительного анализа на область живота добровольцу также накладывается вакуумная помпа, для формирования везикул, из которых отбирается подкожная интерстициальня жидкость по методике, предложенной U. Kiistala [6];- to perform a comparative analysis procedure, a vacuum pump is also applied to the volunteer’s abdominal area to form vesicles from which subcutaneous interstitial fluid is taken according to the method proposed by U. Kiistala [6];
- сравнительный анализ уровня биомаркеров в подкожной жидкости также выполнен с аналогичными показателями в сыворотке крови. Для этого в конце исследования у добровольца отбирали 10 мл венозной крови;- a comparative analysis of the level of biomarkers in the subcutaneous fluid is also performed with similar indicators in blood serum. For this, at the end of the study, 10 ml of venous blood was taken from a volunteer;
- полученные образцы биологические жидкости после выполнения процедуры пробоподготовки подвергались биохимическому исследованию на автоматическим биохимическом анализаторе Konelab-20 (Thermo Scientific, Финляндия);- the obtained biological fluid samples after performing the sample preparation procedure were subjected to biochemical research on a Konelab-20 automatic biochemical analyzer (Thermo Scientific, Finland);
- выполненный биохимический анализ позволил установить уровень глюкозы в подкожной интерстициальной жидкости.- performed biochemical analysis allowed us to establish the level of glucose in the subcutaneous interstitial fluid.
Сравнительный анализ позволил установить, что уровень глюкозы в подкожной интерстициальной жидкости, отобранной при помощи микроигольных аппликаторов указанной конструкции, достоверно не отличается от уровня аналогичного показателя в сыворотке крови и ПИЖ, отобранной методом вакуумной помпы, при этом вариантивность значений при отборе микроигольным аппликатором была меньше, что свидетельствует о большей точности предлагаемого способа.A comparative analysis revealed that the level of glucose in the subcutaneous interstitial fluid, selected using microneedle applicators of the indicated design, does not significantly differ from the level of the same indicator in blood serum and PIW, selected by the vacuum pump method, while the variability of the values during selection by the microneedle applicator was less, which indicates greater accuracy of the proposed method.
Кроме того, в ходе экспериментальных исследований было подтверждено, что использование микроигольных аппликаторов другой, чем указанной в заявляемом способе, конструкции (меньше или больше 100 игл на площади 1 см при их высоте больше или меньше 300 мкм) не обеспечивает в первом случае безболезненный отбор подкожной интерстициальной жидкости, а во втором - в максимальном объеме.In addition, in the course of experimental studies, it was confirmed that the use of microneedle applicators of a design different from that specified in the claimed method (less than or more than 100 needles on an area of 1 cm with a height greater than or less than 300 microns) does not provide, in the first case, a painless selection of subcutaneous interstitial fluid, and in the second - to the maximum extent.
Отступление от режимов выполнения операций предлагаемого способа приводит к недостаточному для анализа отбору подкожной интерстициальной жидкости, к неполноте отделения ПИЖ из пор игл.Deviation from the operating modes of the proposed method leads to insufficient selection for analysis of subcutaneous interstitial fluid, to incomplete separation of the PIW from the pores of the needles.
Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества:Thus, the proposed method has the following advantages:
- способ удобен тем, что человек может сам отобрать у себя необходимое количество по объему ПИЖ и принести аппликатор(ы) в лабораторию для анализа, где они будут обработаны предлагаемым способом. Применение в этом случае лабораторного оборудования более информативно и позволяет смотреть не один показатель, чаще всего это глюкоза, а широкий спектр биохимических показателей. То есть преимущество в унификации способа для получения ПИЖ для различной диагностической направленности;- the method is convenient in that a person can take away the necessary amount for himself from the volume of PIW and bring the applicator (s) to the laboratory for analysis, where they will be processed by the proposed method. The use of laboratory equipment in this case is more informative and allows you to watch more than one indicator, most often it is glucose, but a wide range of biochemical parameters. That is, an advantage in the unification of the method for obtaining PIW for various diagnostic orientations;
- обеспечивается практически полное заполнения объема пор игл ПИЖ и полное извлечение в последующем отобранной жидкости из игл микроигольного аппликатора, что позволяет без дополнительного травматизма и использования лишних аппликаторов отбирать нужное количество ПИЖ;- provides almost complete filling of the pore volume of the PIW needles and complete extraction of the subsequently withdrawn fluid from the needles of the microneedle applicator, which allows you to select the right amount of PIW without additional injuries and the use of extra applicators;
- предложенный способ отбора безболезнен и прост в применении;- the proposed selection method is painless and easy to use;
- себестоимость отбора значительно ниже, т.к. не задействуется медицинский персонал, нет необходимости в сложной процедуре утилизации, и стоимость самих микроигл в разы дешевле шприцов, и уж тем более указанных аналитических приборов. Реализация операций предлагаемого способа также проста и последний может быть использован в любой лаборатории;- the cost of selection is much lower, because medical personnel are not involved, there is no need for a complicated disposal procedure, and the cost of microneedles themselves is several times cheaper than syringes, and even more so the specified analytical instruments. The implementation of the operations of the proposed method is also simple and the latter can be used in any laboratory;
- заявляемый способ намного эффективнее при проведении широкомасштабных исследований и скрининге.- the claimed method is much more effective in conducting large-scale studies and screening.
Источники информацииInformation sources
1. Donnelly R.F., Singh T.R., Alkilani A.Z., McCrudden M.T., O′Neill S., O′Mahony С., Armstrong K., McLoone Ν., Kole P., Woolfson A.D. Hydrogel-forming microneedle arrays exhibit antimicrobial properties: potential for enhanced patient safety // Int. J. Pharm. 2013, Vol. 451, №1-2, P. 76-91.1. Donnelly R.F., Singh T.R., Alkilani A.Z., McCrudden M.T., O′Neill S., O′Mahony C., Armstrong K., McLoone Ν., Kole P., Woolfson A.D. Hydrogel-forming microneedle arrays exhibit antimicrobial properties: potential for enhanced patient safety // Int. J. Pharm. 2013, Vol. 451, No. 1-2, P. 76-91.
2. Mukerjee E.V., Collins S.D., Isseroff R.R., Smith R.L. Microneedle array for transdermal biological fluid extraction and in situ analysis // Sensors & Actuators-2004, Vol. 114 - P.267-2. Mukerjee E.V., Collins S.D., Isseroff R.R., Smith R.L. Microneedle array for transdermal biological fluid extraction and in situ analysis // Sensors & Actuators-2004, Vol. 114 - P.267-
3. Wang P.M., Cornwell M., Prausnitz M.R. Minimally Invasive Extraction of Dermal Interstitial Fluid for Glucose Monitoring Using Microneedles // Diabetes Technology & Therapeutics - 2005, Vol. 7, №1 - P. 131-141.3. Wang P.M., Cornwell M., Prausnitz M.R. Minimally Invasive Extraction of Dermal Interstitial Fluid for Glucose Monitoring Using Microneedles // Diabetes Technology & Therapeutics - 2005, Vol. 7, No. 1 - P. 131-141.
4. Зайцева H.B., Землянова M.A., Праузнитц M.P., Звездин В.Н. «Перспективы использования микроигольных аппликаторов для отбора подкожной интерстициальной жидкости для задач лабораторной диагностики» // International Journal of applied and fundamental research «Medical sciences», №12, 2012, c. 12-14.4. Zaitseva H.B., Zemlyanova M.A., Prauznits M.P., Zvezdin V.N. “Prospects for the use of microneedle applicators for the selection of subcutaneous interstitial fluid for laboratory diagnostic purposes” // International Journal of applied and fundamental research “Medical sciences”, No. 12, 2012, p. 12-14.
5. Park J.H., Yoon Y.K., Choi S.O., Prausnitz M.R., Allen M.G. Tapered conical polymer microneedles fabricated using an integrated lens technique for transdermal drug delivery // IEEE Trans Biomed Eng. - 2007, Vol. 54, №5 - P. 903-913.5. Park J.H., Yoon Y.K., Choi S. O., Prausnitz M.R., Allen M.G. Tapered conical polymer microneedles fabricated using an integrated lens technique for transdermal drug delivery // IEEE Trans Biomed Eng. - 2007, Vol. 54, No. 5 - P. 903-913.
6. Kiistala U. Suction blister device for separating viable epidermis from dermis // J. Invest. Dermatol. - 1968. - №50. - P. - 129-137. 6. Kiistala U. Suction blister device for separating viable epidermis from dermis // J. Invest. Dermatol. - 1968. - No. 50. - P. - 129-137.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139988/14A RU2567826C1 (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | Method of sampling subcutaneous interstitial fluid by means of microneedle applicator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139988/14A RU2567826C1 (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | Method of sampling subcutaneous interstitial fluid by means of microneedle applicator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2567826C1 true RU2567826C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014139988/14A RU2567826C1 (en) | 2014-10-02 | 2014-10-02 | Method of sampling subcutaneous interstitial fluid by means of microneedle applicator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2567826C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11229422B2 (en) | 2015-10-01 | 2022-01-25 | Global Life Sciences Solutions Operations Uk Ltd. | Micro-needle sampling device and use thereof |
-
2014
- 2014-10-02 RU RU2014139988/14A patent/RU2567826C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MUKERJEE E.V., et al. Microneedle array for transdermal biological fluid extraction and in situ analysis. Sensors & Actuators.2004, N 114, P.267-274RU 2508135 С2, 27.02.2014RU 2256396 С2, 20.07.2005EP 2252361 A1,24.11.2010РОМАНЮК А.В. и др. Разработка микроигольчатых аппликаторов для биомедицинской диагностики. Фундаментальные исследования. 2013, N12, С.319-326DONNELLY R.F. et al. Hydrogel-forming microneedle arrays exhibit antimicrobial properties: potential for enhanced patient safety. Int. J Pharm. 2013, Vol. 451, N.1-2, P. 76-91 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11229422B2 (en) | 2015-10-01 | 2022-01-25 | Global Life Sciences Solutions Operations Uk Ltd. | Micro-needle sampling device and use thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220249818A1 (en) | Clinical and/or consumer techniques and devices | |
| Madden et al. | Biosensing in dermal interstitial fluid using microneedle based electrochemical devices | |
| US9549746B2 (en) | Delivery device and method | |
| Babity et al. | Advances in the design of transdermal microneedles for diagnostic and monitoring applications | |
| RU2531923C2 (en) | Method for percutaneous penetrant delivery | |
| Donnelly et al. | Microneedle-mediated minimally invasive patient monitoring | |
| US20070276425A1 (en) | Painless Blood Sampling Lancet with Bundled Multiple Thin Needles | |
| CN110090044B (en) | Hydrogel microneedle patch for collecting interstitial fluid of skin and preparation method and use method thereof | |
| JPH11253409A (en) | Piercing needle and member for corneal layer of epidermis | |
| US20230321419A1 (en) | Gelatin-based microneedle patch for minimally-invasive extraction of bodily fluids | |
| EP2523706A2 (en) | Rapid delivery and/or withdrawal of fluids | |
| WO2000074763A2 (en) | Devices and methods for enhanced microneedle penetration of biological barriers | |
| CA2569126A1 (en) | Selectively exposable miniature probes with integrated sensor arrays for continuous in vivo diagnostics | |
| RU2567826C1 (en) | Method of sampling subcutaneous interstitial fluid by means of microneedle applicator | |
| US20230301566A1 (en) | Device, method, and system for collection of blood | |
| AU2005200910B2 (en) | Devices and methods for enhanced microneedle penetration of biological barriers | |
| US20220022783A1 (en) | Microneedle Device for Interstitial Fluid Extraction | |
| KR20170110279A (en) | Method, apparatus of bleeding using by adsorption | |
| WO2017100480A1 (en) | Apparatus and method for detecting and/or monitoring one or more compounds in blood | |
| CN113977829A (en) | Preparation method of hollow microneedle array biosensor | |
| CN104922791A (en) | Noninvasive acupuncture patch and preparation method thereof | |
| RU2581712C1 (en) | Method for collection of subcutaneous interstitial fluid and device therefor | |
| US20160113561A1 (en) | Apparatus and method for detecting and/or monitoring one or more compounds in blood | |
| Jia et al. | Morphology design of polymer microneedle arrays: key factors from the application perspective | |
| CN113144413A (en) | Soluble composite microneedle array for allergy diagnosis and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191003 |