Импровизированные шприцы применял еще Гиппократ, а шприц современного вида с иглой и поршнем сложился уже к XV веку. Однако все имеющиеся конструкции далеко не безупречны: их введение часто требует заметной силы, из-за чего неопытные пользователи могут делать ошибки при введении различных препаратов. Шприц, который позволял бы сделать инъекцию с меньшими усилиями, при этом слабо травмируя зону введения, был бы крайне полезен в медицине.

Подходящим кандидатом «на замену» кажется пчелиное жало: хотя физически пчела очень слаба, оно надежно пробивает кожу человека и вводит туда яд. Миниатюрные устройства, копирующие анатомию пчелиного жала, позволили бы доставлять лекарства в организм человека с минимальными повреждениями.

Пчелиное жало — сложный орган. Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) воспользовались высокоскоростной съемкой, компьютерной микротомографией и сканирующим электронным микроскопом, чтобы сделать детальные 3D-снимки всех элементов жала, включая мускулатуру, нервную и железистую ткани.

Их работу опубликовал журнал iScience.

«Никогда прежде мы не получали изображений с такой степенью детализации. Они позволили узнать очень многое о функциях пчелиного жала», — рассказал биоинженер и ведущий автор исследования Шридхар Рави (Sridhar Ravi).

Крупный план пронизывающей части пчелиного жала / © Fiorella Ramirez Esquivel

«Пчелиные жала — невероятно сложные структуры с множеством подвижных элементов, которые чрезвычайно эффективны и действенны в своей работе. Чем больше мы его изучаем, тем обнаруживаем больше удивительных тонкостей», — добавила энтомолог и соавтор исследования Фиорелла Рамирес Эскивель (Fiorella Ramirez Esquivel).

Более четкие и точные снимки раскрыли исключительные свойства защитного механизма пчелы и указали ученым на возможные пути их использования в медицине. Одна из идей связана с неоднородной структурой жала — покрытое мельчайшими зазубринами, направленными в сторону места прокола, оно внедряется вглубь кожи и закачивает яд уже после того, как пчела ужалила.

Элементы пчелиного жала / © Fiorella Ramirez Esquivel

«Предыдущие исследования показали, что пчелиное жало хорошо прокалывает кожу с минимальным усилием. В то же время его очень трудно извлечь после введения. Это полезное свойство для медицинских изделий, которые нужно вводить точно и без повреждения окружающих тканей», — отметил Рави.

Благодаря проведенной 3D-реконструкции австралийские исследователи уже создали прототип устройства для инъекций, имитирующий то, как жало прокалывает кожу, проникает в ткани и закачивает внутрь яд.

Кроме того, биоинженеры рассчитывают, что сделанные открытия позволят разработать микроиглы, усовершенствовать хирургические инструменты и медицинские пластыри. Если последние будут прочно держаться на коже, отпадет необходимость в использовании специальных клеев, которые могут вызывать раздражение и не подходить для влажных поверхностей организма.