Bang voor een prik? Deze onderzoeker wil medicijnen met een laser inspuiten

Stel: we vinden straks een vaccin voor het coronavirus, een vloeistof die dokters met een injectienaald in het spierweefsel moeten spuiten. De wereldbevolking zou opgelucht ademhalen. Maar miljoenen mensen zouden zich toch ook zorgen gaan maken; over de dunne, lange, scherpe naald die hun huid moet penetreren. Zo’n 20 procent van de mensen heeft namelijk prikangst, volgens recent onderzoek. Een deel van hen vermijdt om die reden zelfs de dokter.

Als het aan universitair docent microvloeistoffen David Fernandez Rivas van de Universiteit Twente ligt, wordt die angst grotendeels verleden tijd. De van oorsprong Cubaanse onderzoeker ontving afgelopen september 1,5 miljoen euro Europese subsidie om tot 2025 onderzoek te doen naar de mogelijkheden van naaldloos injecteren. Het principe, vertelt hij in het laboratorium in Enschede, is simpel. ‘We injecteren de vloeistof met een laser in je huid. Je voelt waarschijnlijk minder dan bij een muggenbeet.’

12 miljoen naalden

De 38-jarige Rivas is als persoon minstens zo kleurrijk als zijn onderzoek. Het interview in Enschede wil hij ondersteunen met een powerpoint over zijn werk en leven. Hij laat een video zien waarop hij gitaar speelt, op een symposium dat hij onlangs organiseerde over zijn naaldvrije toekomstbeeld. Rivas vertelt over zijn tijd in Cuba, waar hij twintig jaar geleden atoom- en energiefysica studeerde. Hij ging ‘op missies’ naar universiteiten in Duitsland en Italië, uitzonderlijk gezien de strenge regels op het communistische eiland. ‘Ik mocht mijn dochter niet meenemen op reis en moest zelf blijven terugkomen.’

Toch kon Rivas in 2007 parttime gaan promoveren in fysische scheikunde aan de Universiteit Twente, onder de voorwaarde dat hij 20 procent van de tijd in Cuba is. Hij onderzoekt chemische reacties van ultrasone geluiden, pas na zijn promotie zou hij zien dat collega’s om hem heen onderzoek naar naaldloos injecteren doen. Dat principe is dan niet nieuw: in de 19de eeuw beschrijven Franse onderzoekers al mogelijke ‘hydro-spray’ in plaats van naaldinjecties, zegt Rivas. Niet alleen vanwege naaldenangst is het een droom: injecteren zonder naald draagt minder risico op besmettingen mee, is potentieel goedkoper en veroorzaakt minder vervuiling – ‘we gebruiken wereldwijd zo’n 12 miljoen metalen naalden per dag’.

In de praktijk is naaldloos injecteren evenmin nieuw. Al in de jaren vijftig krijgen Amerikaanse soldaten voor hun uitzending naar Korea een cocktail aan stoffen en vaccins in hun arm geschoten met een hogedrukspuit. De luchtdruk is zo hoog dat het mengsel de huid penetreert. ‘De soldaten werden tsjoef tsjoef na elkaar ingespoten – veel sneller dan een naald die steeds vervangen moet worden.’ In de tropen worden grote groepen mensen nu nog steeds op deze manier gevaccineerd.

Star Trek

Maar de precisie die medicatie nodig heeft – de juiste hoeveelheid, de juiste diepte onder de huid – wordt zonder naald niet gehaald. Ieders huid is anders en de huid aan de binnenkant van je pols is dunner dan die op je bovenarm. Bij het inspuiten met een naald zijn zulke verschillen te voelen, bij vooraf ingestelde naaldloze injectors raakt de vloeistof al snel te diep in de huid of doordringt die hem juist helemaal niet. Een standaardinstelling vinden blijkt onmogelijk. Toch blijven wetenschappers onderzoek doen naar het idee, soms in samenwerking met farmaceutische bedrijven.

In Enschede wordt in 2012 ook geëxperimenteerd met naaldloos injecteren, ziet Rivas. Een laser verhit snel een kleine hoeveelheid vloeistof. Die kookt, zet uit en lanceert een andere vloeistof: het medicijn, dat in een razendsnel straaltje de huid moet penetreren. ‘Het principe is slim. Maar ze konden niet meer lanceren dan een paar picoliters – eenmiljardste van een milliliter. De laser was te groot, te duur en had na gebruik koeling nodig. Dit zou nooit een commercieel succes worden.’

Rivas besluit tijdens zijn promotiejaren dat hij in Nederland wil blijven. Hij moet zijn Cubaanse werk-paspoort inleveren, maar wordt in 2014 wel universitair docent op de UT. Daar hoort hij over een nieuw type laser, kleiner en krachtiger dan voorgangers. Nu laat hij zo’n laser zien: een metalen cilindertje, niet groter dan een duim. Dit kan alles haalbaar maken, denkt hij. Aan de laser zit een naaldachtig buisje met slechts een diameter van 0,3 millimeter: hierdoor wordt het haarfijne straaltje afgevuurd. Deze laser past in een apparaat ter grootte van een elektrische tandenborstel, vergelijkbaar met de injector die Rivas kende uit oude Star Trek-afleveringen. Die vaccineerde personages in de sciencefictionserie tegen buitenaardse ziekten.

Inkjet-printer

De Cubaanse onderzoeker besluit zich na de vondst van de kleine laser volledig te richten op het naaldloos injecteren. Door versoepelde regels krijgt hij weer ‘goed contact’ met zijn vaderland. In zijn onderzoek moet hij het doen zonder de middelen van ‘grote jongens’ als het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en het Amerikaanse investeringsklimaat, waar makkelijk miljoenen voor onderzoek in omgaan. Dus gaat Rivas zich richten op het ‘laaghangende fruit’: naaldloze injecties in de bovenste laag van de huid.

Medicijnen voor diep in de huid vallen af, zoals pijnstillers en sommige vaccins. Wat overblijft: andere vaccins, insuline en tatoeages. ‘De tattoosector heeft problemen met hygiëne en naaldloos injecteren zou pijnlozer zijn. Dit bleek een goede arena om onze techniek in te testen.’ Net als een inkjetprinter zou een apparaatje draadloos druppels onder de bovenste laag van een huid kunnen lanceren, is het idee. ‘Dit kan de toekomst zijn voor medisch tatoeëren. Patiënten die met permanente make-up een tepel of wenkbrauw moeten krijgen, ervaren zo niet de pijn van een ta­toeëernaald.’

De belangrijkste potentiële toepassing is volgens Rivas de insulinepomp voor diabetespatiënten – de 1,5 miljoen euro subsidie is daarvoor bestemd. ‘Insulinepompen bestaan uit state-of-the-arttechnologie die het glucoseniveau meet en insuline in het lichaam spuit. Maar ze zitten met semipermanente naalden vast in je onderbuik. Pijnlijk, en diabetespatiënten hebben vaak littekens op hun buik. De oplossing is een pompje dat met tape vastzit en via lasertechniek insuline in de bovenste laag van het lichaam spuit, pijnloos en zonder littekens.’

Geen redding voor bloedprik

Op dit moment testen Rivas en twee promovendi met de laser hoe ze de juiste hoeveelheid vloeistof in de juiste huiddiepte kunnen krijgen, met varkens- en mensenhuid in het lab. Ze zijn nog in een vroeg stadium. ‘Optimistisch gezien brengen we over 5 tot 10 jaar het naaldloos tatoeëren op de markt. Daar zijn minder proefrondes en regulaties voor nodig dan bij de injectie van medicijnen.’

Het zal nog zeker 15 tot 20 jaar duren voordat de naaldloze insulinepomp op de markt komt, of voordat je voor een verre reis Rivas’ naaldloze vaccinatie krijgt.

De Amersfoortse prikangstspecialist Henk Schenk denkt dat zijn patiënten de naaldloze prik wel zouden waarderen. Elke huisartspraktijk in Nederland kent patiënten met serieuze prikangst. Schenk behandelt die groep met veel geduld en een lichte sedatie met lachgas. ‘Mijn patiënten zouden dit op prijs stellen’, zegt hij. ‘Tegelijkertijd is prikangst meer dan angst voor het naaldje.’

Volgens Schenk zijn patiënten vaak bang dat een vreemde vloeistof in hun huid komt, omdat de dokter daar de controle over heeft in plaats van zijzelf. De helft van Schenks patiënten komt daarnaast bij hem vanwege angst voor een bloedprik, daar helpt de laser van Rivas niet bij. ‘Maar ik ben blij met alles dat prikken makkelijk maakt.’ Er zijn ook andere ontwikkelingen, zoals een vaccinatiepleister en een ‘micronaald’ die zo dun is dat je er niets van voelt. ‘Het mooie aan de laserinjectie lijkt mij daarbij dat je niet langer al die naalden hoeft weg te gooien. Ik volg dit project met belangstelling.’