https://litfl.com/intraosseous-access/

Poodinė injekcijos sistema iš esmės yra mikrofluidinis prietaisas, kuris atitinka unikalius transportavimo įstatymus. Laminarinio srauto būsenoje, kai Reinoldso skaičius Re < 100, vaisto tirpalo sraute dominuoja klampios jėgos. Pagal modifikuotą Hagen-Puazio lygtį tūrinis srauto greitis Q per adatinį vamzdelį apskaičiuojamas kaip Q=πΔP(D⁴ - d⁴) / (128 μL), kur D yra vidinis skersmuo, o d yra adatos šerdies skersmuo (jei yra), o klampumas μ. Paprastai naudojamai 27G adatai (vidinis skersmuo 0,21 mm), esant standartinei traukai, vandeninio tirpalo srautas yra maždaug 0,15 ml/s, o suspensijos, kurios klampumas 50 cP, srautas sumažėja iki 0,03 ml/s. Šiuo metu reikia naudoti 22G adatą (vidinis skersmuo 0,41 mm), kad būtų išlaikytas tinkamas injekcijos laikas.

Mikro{0}}masteliuose srautuose negalima ignoruoti paviršiaus įtempimo efekto. Išlenktas skysčio paviršius, suformuotas švirkšto viduje, sukuria papildomą slėgį ΔP=2 cosθ/r, kur yra paviršiaus įtempimo koeficientas (72 mN/m vandens -oro sąsajai), θ yra kontaktinis kampas, o r yra vidinis vamzdelio spindulys. Kai r=0.1 mm, šis slėgis gali siekti 1,4 kPa, atitinkantį 10 cm vandens stulpelio. Hidrofilinės dangos (su kontaktiniu kampu 30-40 laipsnių) gali sumažinti šį atsparumą 20%, bet gali padidinti baltymų adsorbciją. Naujai sukurtas itin lygus biomimetinis paviršius, užfiksavęs tepalo skysčio sluoksnį per mikronano struktūras, gali pasiekti beveik be trinties srautą, kai kontaktinis kampas artėja prie 0 laipsnių.

Adatos antgalio srovės srauto dinamikos tyrimai rodo, kad skystam vaistui išėjus iš adatos galiuko susidaro trys tipinės tekėjimo būsenos: nuolatinis srautas (We > 100), lašelių srautas (4 < We < 100) ir purškiamas srautas (We < 4). Weberio skaičius We=ρv²d/ reiškia inercinės jėgos ir paviršiaus įtempimo santykį. Optimali insulino injekcijos būsena yra lašelių srautas su We=20 - 40, kai lašelio skersmuo yra maždaug 0.5 - 0.8 mm, o tai sudaro idealią nusėdimo vietą audinyje. Skaičiuojantis skysčio dinamikos modeliavimas rodo, kad skysčio srauto, kurį sukuria penkių{10}}nuožulnus adatos galiukas, difuzijos kampas yra 8 - 12 laipsnis, o tradicinio nuolydžio adatos galiuko difuzijos kampas yra 15 - 20 laipsnis, o tai rodo, kad naujoji konstrukcija gali sumažinti skysto vaisto pasiskirstymo diapazoną 40%.

Dėl ne-niutono savybių kraujo paėmimo metu reikia ypatingos priežiūros. Kraujas pasižymi šlyties plonėjimu esant mažam šlyties greičiui, o tariamasis klampumas sumažėja nuo 4-5 cP ramybės būsenoje iki 3–3,5 cP, kai šlyties greitis yra 100 s⁻¹. Vakuuminių kraujo paėmimo sistemų konstrukcija turi būti tiksliai suderinta: kraujo, kurio hematokritas yra 45%, esant 21G adatai ir -40 kPa neigiamam slėgiui, šlyties greitis yra maždaug 3000 s⁻¹. Šiuo metu kraujas yra maždaug niutono skystis (kurio klampumas 3,2 cP), o tėkmės greitis gali siekti 40 ml/min. Jei naudojama 25G plona adata, šlyties greitis padidėja iki 12000 s⁻¹ esant tokiam pačiam neigiamam slėgiui, o tai gali sukelti šlyties sukeltą trombocitų aktyvavimą.

Siaura narkotikų{0}}sąveika yra labai svarbi stabilumui. Baltymų- pagrindu pagaminti vaistai prilimpa prie metalinių paviršių pagal Langmuiro izotermą. Didžiausia 316 l nerūdijančio plieno insulino adsorbcijos talpa yra maždaug 0,8 ug/cm². Silikoninė danga gali sumažinti adsorbciją iki 0,2 ug/cm², tačiau iš jos gali išsiskirti silikoninės alyvos lašeliai (kurių skersmuo 0.5 - 5 μm), sukeldami imuninį atsaką. Naujai sukurta kovalentinio ryšio polietilenglikolio (PEG) danga sudaro 2-3 nm molekulinį šepetėlį sieros-aukso jungtimi ant adatos vamzdelio vidinės sienelės, todėl baltymų adsorbcijos geba yra mažesnė nei 0,05 ug/cm² ir nėra išplaunamų medžiagų.

Turbulencijos kontrolė yra labai svarbi tam tikriems vaistams. Didelės molekulės vaistai, tokie kaip monokloniniai antikūnai, gali patirti konformacinius pokyčius, kai šlyties greitis yra didesnis nei 10 000 s⁻¹. Naujoje laminarinėje adatoje spindyje yra spiralinės kreipiamosios plokštės, paverčiančios srauto energiją sukimosi kinetine energija, taip išlaikant šlyties greitį žemiau 5000 s⁻¹. Eksperimentai su gyvūnais parodė, kad trastuzumabą suleidus per tradicinę adatą, antigeno surišimo aktyvumas sumažėjo 8 %, o sušvirkštus per laminarinę adatą – tik 2 %. Ši konstrukcija taip pat sumažina kavitacijos reiškinius ir sumažina mikroburbuliukų susidarymą nuo įprasto 0,3 ml/min iki 0,05 ml/min.