ПРОТОТИПЫ СОВРЕМЕННОГО ШПРИЦА

Попытки ввести лекарство в организм че­ловека прямо в кровь, минуя пищеварительный тракт, делались с тех самых пор, как человек по­лучил элементарное представление об анатомии. Тогда же появились примитивные прототипы шприцов, о чем свидетельствуют находки истори­ков и археологов. Также древние эскулапы дела­ли надрезы на коже пациента и втирали снадобья в рану. Безусловно, подобные манипуляции были не только неэффективными, но и опасными для здоровья. В XIII веке врачи «усовершенствовали» этот инвазивный метод: с помощью приспособле­ния, напоминающего современную клизму, ле­чебный раствор впрыскивали под кожу пациента.

Гораздо позднее, в 1648 году, французский философ, математик и физик Блез Паскаль изо­брел конструкцию из пресса и иглы, напомина­ющую шприц. Но, к сожалению, его «шприц» за­интересовал медицинское сообщество гораздо меньше остальных изобретений и остался неза­меченным. Эксперименты по созданию шприцев в это же время проводили двое ученых: Кристо­фер Рен в Лондоне ставил опыты на животных, пытаясь делать им «уколы» лекарств с помощью птичьего пера, а немец Иоганн Эльсгольц при­менял прибор для введения лекарств, отдален­но напоминающий иглу Рена.

Конструкция же настоящего медицинского шприца, спасшая в свое время многие жизни, появилась только в 1853 году благодаря незави­симым стараниям двух незнакомых друг с дру­гом людей, живших в разных странах: шотландца Александра Вуда и француза Шарля Габриеля Праваза. А название их детища - «spritze», что означает «впрыскивать, брызгать», придумали немцы.

Заслуга доктора А. Вуда заключается в изо­бретении полой иглы для шприца и применении этой конструкции для подкожных инъекций. В же­лании избавить своих пациентов от боли он раз­работал новый метод введения анестезирующего лекарства под кожу, а также создал прибор для уколов, взяв за основу инъектор Паскаля, допол­нив и улучшив его. Шарль Праваз же использовал шприц для хирургической помощи животным.

Структура первых шприцев у изобретателей несколько отличалась, однако вскоре они приш­ли к единому решению. В качестве основы был взят непрозрачный каучуковый цилиндр, вну­три которого находился хорошо подогнанный поршень из кожи и асбеста с торчащим наружу металлическим штырем. На другом конце цилин­дра закреплялась полая игла.

В таком формате изобретение просущество­вало достаточно долго, и следующие серьезные изменения с технологией внутритканевого вве­дения лекарственных препаратов произошли в 1894 году, когда известный французский стекло­дув Фурнье изготовил шприцы со стеклянными цилиндрами. Эта идея была тут же коммерци­ализирована французской компанией «Луер» (Luer): в 1894-1897 годах были введены в практи­ку цельные стеклянные шприцы многоразового использования, достаточно простого устрой­ства размером от 2 мл до 100 мл. Шприц имел цилиндр с делениями и пустотелый поршень, заканчивающийся конусом. Данная конструк­ция изготавливалась из термически и химически стойкого стекла, хорошо переносила дезинфек­цию кипячением, а также в воздушном стерили­заторе при температуре 200^оС.

В 1906 году был сконструирован мно­горазовый шприц типа «Ре­корд» со стеклянным цилиндром, запаянным в металлические колечки, металлическим поршнем и металлической иглой. С одной стороны на резьбе вкручивался стальной корпус для фиксации иголки, а с дру­гой - входил поршень с резиновыми уплотни­тельными кольцами. Стерилизованные шприцы обычно упаковывались в плотную коричневую бумагу – крафт-пакет, а к шприцу прилагались многоразовые иглы, которые тупились от дли­тельного употребления и многократной термо­обработки. Шприцы прочищали специальной проволокой - «мандреной».

«РОЖДЕНИЕ» ОДНОРАЗОВОГО ШПРИЦА

Американский изобретатель Артур Смит ре­шил двигаться в другом направлении и в 1950 году получил патенты США на одноразовые шприцы, состоящие из стеклянного цилиндра, пластикового поршня и тонкой длинной иглы из нержавеющей стали. Данное изобретение приобрело популярность, так как у врачей от­пала необходимость в кипячении и дезинфек­ции шприцев. А, благодаря предприимчивости ученого, новинка очень быстро стала весьма де­шевой и общедоступной. Первые одноразовые шприцы стали массово производиться компани­ей «Becton, DickinsonandCompany» в 1954 году.

В конце 50-х годов XX века на Западе на­чался «пластиковый бум»: пластмасса была наиболее дешевой по себестоимости и быстро пришла на смену металлам и стеклу там, где это было возможно. В 1956 году фармацевт и вете­ринар из Новой Зеландии Колин Мердок упро­стил технологию производства шприцев и запа­тентовал собственные одноразовые, полностью пластиковые шприцы, тем самым устранив еще один важный недостаток - хрупкость стеклянно­го цилиндра.

На создание одноразового шприца К. Мер­дока натолкнула потребность в безопасном при­способлении для вакцинации животных. Чтобы упростить и ускорить эту процедуру он предло­жил выпускать уже готовый к работе шприц, за­полненный раствором для введения. Позже ему пришла в голову идея, что одноразовый шприц можно использовать и во врачебной практике, сведя, тем самым, к минимуму риск переда­чи инфекции от одного пациента к другому. И уже с 1961 года той же «Becton, DickinsonandCompany» в промышленных масштабах был на­лажен выпуск первых доступных одноразовых шприцев «BDPlastipak» из небьющейся термо­стойкой пластмассы, что стало своего рода ре­волюцией в медицинской отрасли.

В течение последующих 15 лет Колин Мер­док занимался развитием своего изобретения, созданием его улучшенных моделей, патентова­нием, и уже в начале 70-х годов XX века патент на изобретение одноразового шприца был зареги­стрирован им во всех странах мира.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В «ШПРИЦЕВОЙ ИНДУСТРИИ»

Несмотря на явные преимущества однора­зовых пластиковых шприцев Колина Мердока, идеальной эту конструкцию было назвать до­вольно сложно, так как она имела существенный недостаток - двухкомпонентный вид (цилиндр и поршень). Как следствие, в ежедневной практи­ке врачи часто сталкивались с такими неустра­нимыми проблемами двухкомпонентных шпри­цев, как:

- тугость хода поршня (двухкомпонентным шприцем нельзя плавно сделать инъекцию, точ­но дозируя препарат, особенно, если это рас­твор на масляной основе);

- неравномерное, слабо контролируемое движение поршня на протяжении всей инъекции;

- характерный «щелчок» в конце инъекции;

- риск попадания в организм микрочастиц полипропилена, из которого изготовлен шприц. На фоне напряжения, которое вызывало исполь­зование такого шприца, повышалась травматичность процедуры, а, значит, возрастали болевые ощущения пациентов.

Все эти конструктивные проблемы можно было решить только путем добавления третьего компонента - резинового уплотнителя на порш­не для уменьшения трения и его более гладкого продвижения по цилиндру шприца. Благодаря этому болевые ощущения во время инъекции уменьшались. Плавный ход поршня также ис­ключил вероятность попадания микрочастиц полипропилена в лекарственный препарат, а, значит, и его введение в организм человека при инъекции. Так, на смену двухкомпонентным шприцам пришли трехкомпонентные.

Трехкомпанентные шприцы с соединением по типу Луер-Лок (LuerLock), когда игла вкру­чивается в шприц, особенно ценны при необ­ходимости введения лекарств в плотные ткани организма (под надхрящницу, надкостницу), при заборе биологического материала, а также при введении препаратов с помощью микроинфузионных помп, инфузионных насосов. Они незаменимы в устройствах для капельных инфузий, в шприцах с машинным приводом. Напри­мер, в инфузионных насосах типа «перфузор» и «инфузоматор - устройствах, применяемых в анестезиологии, при проведении интенсивной терапии, в онкологии, неонатологии, когда необ­ходимо медленное дозированное введение ле­карственных препаратов в небольших объемах в течение нескольких часов или суток.

В настоящее время, помимо совершенство­вания третьего компонента, фирмы-производи­тели рекомендуют для каждого объема шприца применять положенную по длине иглу. Не так давно сотрудники клиники «NewCrossHospital» в городе Вулвергемптон (Великобритания) совер­шили открытие, которое очень скоро заставит внести существенные изменения в технологию производства медицинских игл. Исследователи обнаружили, что шприцы для аллергиков с до­зой эпинефрина, раствора адреналина снабжены иглами, которые в очень многих случаях имеют недостаточную длину для того, чтобы «пробить» толстый слой жира на бедрах больных. С помо­щью таких шприцев аллергики, почувствовав на­чало развития анафилактического шока, должны как можно скорее самостоятельно ввести себе препарат в верхнюю часть бедра. Используя ап­парат для ультразвукового исследования, ученые проверили толщину разных тканей в бедрах 28 участников. Оказалось, что у 68% больных тол­щина жира, расположенного поверх мышц, зна­чительно превышала длину игл «шприцов-ручек» с эпинефрином. В результате уже совсем скоро в Великобритании начнется производство игл для шприцев увеличенной длины специально для па­циентов с ожирением.

Еще одним направлением в развитии современных шприцев является сниже­ние болезненности инъекции за счет примене­ния атравматических игл. Такая игла тщательно отшлифована, имеет острие трехгранной за­точки (в противовес обычному косому срезу) и покрыта тонким слоем силикона. Ее строение позволяет существенно снизить болевые ощу­щения пациента во время инъекции: ведь она не «разрывает» волокна тканей, как большинство используемых сегодня игл, а как бы раздвигает их. Силиконовое покрытие снижает трение иглы при вхождении в ткани человеческого тела. Это очень ценное свойство, особенно в тех ситуаци­ях, когда больным требуется внутримышечное введение лекарственного средства несколько раз в день на протяжении длительного периода времени или всей жизни (например, больным сахарным диабетом).

Для снижения болезненности инъекций японцы недавно изобрели специальную зазу­бренную иглу, напоминающую жало москита или рабочий край пилы. Она будет контактировать с тканями только зубчиками, а не всей своей по­верхностью, как обычная. Англичане создали робота, делающего внутривенные инъекции, и сверхбыструю иголку, которая входит в кожу со скоростью 90 км/час. Американцы же доказали, что если предварительно подержать иглу в мо­розилке, пациент даже не почувствует укола.

Марк Коска (Marc Koska)

В настоящее время многие изобретатели работают над реализацией идеи действительно одноразовых шприцев, которые было бы просто физически невозможно использовать дважды. Эта задача обусловлена борьбой с рас­пространением ВИЧ и других инфекций, передающихся при по­вторном использовании одноразовых шприцов. Изобретателем первого в мире «умного» самоблокирующегося шприца K1 стал англичанин Марк Коска (MarcKoska). К1 сконструирован так, что после первого использования самоуничтожается (safetysyringes). 23 июля 2009 года на конференции TED Марк познакомил медицин­скую общественность со своим изобретением.

Схема саморазрушения изделия такова: шприц как обычно заполняется раствором ле­карственного препарата. Осуществляется инъ­екция. Затем иглодержатель с поршнем сцепля­ется и блокируется. Обратное движение поршня втягивает иглодержатель и иглу внутрь цилин­дра. Последний этап - поршень освобождается от иглодержателя (отламывается), а игла оста­ется внутри цилиндра и немедленно подлежит утилизации.

Такой шприц может изготавливаться на том же оборудовании, что и обычные шприцы (с не­значительной модернизацией) из тех же матери­алов, что обычные шприцы. К тому же его приме­нение не требует обучения медперсонала.

Одноразовые шприцы третьего поколения уже используются во многих странах, явля­ясь безопасной альтернативой для инъекций. Некоторые модели включают слабое место в конструкции поршня, из-за которого поршень ломается в случае, если пользователь пытается оттянуть его после инъекции. Есть модели с ме­таллическим зажимом, который блокирует пор­шень, предупреждая тем самым его извлечение из цилиндра, а в некоторых моделях по заверше­нии инъекции игла втягивается в цилиндр порш­ня. Кроме того, разрабатываются шприцы, обе­спечивающие защиту медицинских работников от случайных травм в результате укола иглой, которые приводят к инфекциям. По завершении инъекции игла автоматически закрывается фут­ляром или колпачком.

Поддерживая эту идею, ВОЗ в феврале 2015 года выпущены новые руководящие принципы и политика по безопасности инъекций. Они со­держат подробные рекомендации, учитываю­щие важность характеристик шприцев, включая устройства для защиты медицинских работни­ков от случайных травм в результате уколов иглой, приводящих к инфицированию.

Всемирная организация здравоохранения настоятельно рекомендовала руководствам всех стран обеспечить к 2020 году переход на использование шприцев новой конструкции, предотвращающей их повторное применение. Производителям медоборудования необходимо как можно скорее модернизировать свое произ­водство.

Подготовила Ирина ПРОПП