Zinco rilevato nelle siringhe intasate

Cercare un ago in un pagliaio è paragonabile al compito che i dipendenti del centro di trasferimento tecnologico ANAXAM hanno recentemente affrontato insieme ai colleghi dell'Istituto Paul Scherrer PSI. Per conto dell'azienda farmaceutica MSD (nome commerciale di Merck & Co., Inc., Rahway, N.J., USA), è stato chiesto loro di scoprire se piccole quantità dell'elemento zinco possono entrare negli aghi delle siringhe pre-riempite e, in caso affermativo, dove si trova negli aghi.

L'antefatto: in rari casi, gli aghi delle siringhe preriempite possono ostruirsi, ad esempio se le siringhe non vengono conservate abbastanza al fresco. Questo fenomeno è noto da tempo ed è già stato studiato da ANAXAM. Tuttavia, non è ancora stato chiarito cosa scateni esattamente l'ostruzione. Un'ipotesi era che lo zinco della protezione dell'ago - il cappuccio di gomma in cui l'ago viene inserito durante la produzione - potesse infiltrarsi nella soluzione iniettabile e renderla più viscosa, causando così il blocco.

Per indagare su questo sospetto, il team guidato da ANAXAM ha utilizzato metodi di rilevamento sofisticati. È stato possibile visualizzare l'interno delle cannule intasate e verificare se e dove fosse presente lo zinco. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Pharmaceutical Research.

Siringhe preriempite pratiche

Le siringhe preriempite sono ampiamente disponibili, pratiche e facili da usare, sia per gli operatori sanitari che per i pazienti. La quantità di soluzione iniettabile misurata con precisione, ad esempio, elimina virtualmente gli errori di dosaggio. Il fatto che le punte degli aghi possano ostruirsi, soprattutto quando si utilizzano soluzioni iniettabili altamente concentrate, è un problema ben noto all'industria farmaceutica ed è stato sollevato anche nelle procedure di autorizzazione. Ci sono stati anche casi di aghi intasati che hanno portato al ritiro dei prodotti. "Merck era quindi molto interessata a scoprire se lo zinco potesse effettivamente penetrare nelle punte degli aghi e causare l'ostruzione", spiega Vlad Novak, project manager di ANAXAM.

Era quindi necessario rispondere a diverse domande contemporaneamente: lo zinco è presente nella punta dell'ago e, in caso affermativo, da dove proviene? Che aspetto ha un ago intasato? E lo zinco è contenuto anche nella soluzione di iniezione, che può portare all'intasamento?

Sulle tracce dello zinco

Con l'aiuto della spettroscopia di massa interna, MSD ha potuto rispondere alla prima domanda: sì, la soluzione iniettiva essiccata nell'ago conteneva zinco, che doveva provenire dalla protezione dell'ago. Ciò si può dedurre dal fatto che non è stato possibile rilevare lo zinco in un esperimento di controllo in cui la protezione dell'ago è stata omessa. Per questi test, tuttavia, MSD ha dovuto prima rimuovere il materiale dall'ago e poi immetterlo nello spettrometro di massa. I ricercatori di MSD non erano quindi in grado di determinare con esattezza la posizione dello zinco nell'ostruzione. Per farlo, avevano bisogno di metodi analitici che andassero oltre la tradizionale scala di laboratorio. Li hanno trovati presso ANAXAM.

In qualità di centro di trasferimento tecnologico, ANAXAM fornisce ai suoi clienti metodi di imaging e spettroscopia unici che possono essere implementati con le strutture di ricerca su larga scala del PSI. "La forza del PSI sta nel fatto che gestiamo diversi strumenti altamente complessi in un unico luogo, che possiamo combinare tra loro e mettere a disposizione dell'industria sotto l'egida di ANAXAM", afferma Margie Olbinado. Il fisico del PSI ha utilizzato le radiazioni di sincrotrone della Swiss Light Source SLS per illuminare gli aghi e visualizzare il blocco.

Olbinado ha utilizzato la linea di fascio TOMCAT della SLS. Questo strumento può essere utilizzato per creare tomografie computerizzate. Funziona in modo simile alla tomografia computerizzata degli ospedali, ma con radiazioni di sincrotrone, cioè raggi X speciali che sono parzialmente coerenti e possono quindi interferire tra loro. Questa proprietà consente ai ricercatori di visualizzare anche le più piccole quantità di materiale in un sottilissimo ago cavo di acciaio inossidabile, il cui diametro interno è inferiore a 200 micrometri. Il risultato in questo caso: un'immagine chiara della soluzione di iniezione essiccata nella punta dell'ago intasato.

Impronta digitale nella radiografia

Per l'ultima domanda - c'è davvero zinco negli aghi intasati? - è stato infine utilizzato uno strumento noto come SR-XRF (fluorescenza a raggi X basata su sincrotrone), di cui Dario Ferreira Sanchez era responsabile al PSI. "Con questo strumento possiamo visualizzare la caratteristica 'impronta digitale' di alcuni elementi chimici con un'elevata risoluzione spaziale nella cannula", spiega Ferreira Sanchez.

Per farlo, Sanchez utilizza raggi X di una lunghezza d'onda molto specifica, che staccano un elettrone interno dall'atomo. Negli atomi, gli elettroni sono disposti in una serie di gusci e gli elettroni dei gusci più interni sono quelli più fortemente legati al nucleo. Tuttavia, un elettrone di questo tipo può essere strappato dall'atomo utilizzando raggi X ad alta energia. Un elettrone di un guscio superiore prende il suo posto, emettendo nuovamente raggi X. Ferreira Sanchez è stato in grado di misurare questa radiazione e di utilizzarla per calcolare da quale elemento provenisse.

L'impronta digitale a raggi X ha rivelato che nella soluzione di iniezione intasante c'era effettivamente dello zinco. Nel complesso, il team ANAXAM ha potuto concludere che lo zinco fuoriesce dalla protezione dell'ago nella soluzione di iniezione quando la siringa viene conservata a una temperatura di 40 gradi. Lo zinco può favorire la formazione di gel di proteine e l'aumento della viscosità della soluzione iniettabile, entrambi fattori che possono contribuire all'intasamento della siringa. Non è stato possibile rilevare la presenza di zinco durante la conservazione normale (5 gradi).

I risultati di questo difficile lavoro investigativo aiuteranno l'azienda farmaceutica MSD a comprendere meglio le complesse cause dell'intasamento delle siringhe preriempite e quindi a prevenirlo meglio. Questo renderà le siringhe, già molto sicure e affidabili, ancora più sicure in futuro.