Intraperitoneální inzulínová infuze u diabetických pacientů: díky studii vyplývající ze spolupráce mezi Biologickým institutem Scuola Superiore Sant'Anna, odděleními lékařské oblasti Univerzity v Pise a Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, implantovatelný robotický systém byl vyvinut (první na světě s těmito charakteristikami) schopný intraperitoneálně podávat inzulín u diabetických pacientů

Intraperitoneální inzulínová infuze u diabetických pacientů: studie publikovaná v časopise Science Robotics otevírá nové scénáře léčby onemocnění, které postihuje miliony lidí na celém světě

Zařízení se skládá z malého systému, který lze implantovat do lidského těla a propojit se střevem, aby fungoval jako inzulínová pumpa, a z požitých pilulek naplněných inzulínem, které mohou dobít zařízení, když dojde nádržka pumpy.

Zařízení je alternativou k současným strategiím kontroly glykémie na základě opakovaných podkožních injekcí nebo nositelných infuzorů.

To obchází použití přístupových portů, katetrů, jehel a stříkaček.

Systém vyvinutý vědci koordinovaný Ariannou Menciassi, zástupkyní vicekancléře Scuola Superiore Sant'Anna, stejně jako umožňuje lokalizovanou terapii a fyziologickou infuzi, může být velmi užitečný pro osoby s diabetem 1. typu, zejména pro ty, kteří musí několikrát užívat inzulín. krát za den.

"Nějakou dobu pracujeme v robotice pro terapii a minimálně invazivní chirurgii," vysvětluje Arianna Menciassi.

Vyvinuli jsme kapsle pro monitorování gastrointestinálního traktu a magnetické systémy pro dálkový provoz v chirurgii.

V rámci doktorské školy jsme přišli s myšlenkou myslet na kapsle jako na raketoplány, které by mohly zásobovat umělé vnitřní orgány, a tak léčit extrémně důležitá chronická onemocnění.

Financování z oblasti Toskánska nám umožnilo dosáhnout těchto povzbudivých výsledků.

Intraperitoneální inzulínová infuze: robot je chirurgicky implantován do břišního extraperitoneálního prostoru a propojen se střevem

Má vlastnosti pumpy schopné dodávat inzulín s vysokou přesností.

Když se nádrž pumpy „dostane do rezervy“, bude mít spolknutelná pilulka za úkol ji doplnit speciálním systémem spojování a přenosu léčiva z pilulky do zásobníku robota.

Pilulky, spolknuté normálně, procházejí střevním traktem do „dokovací“ oblasti ve smyčce střeva.

Aktivuje se magnetický mechanismus, který zachytí kapsli, nasaje inzulín a naplní nádrž.

V tomto okamžiku je magnetický mechanismus deaktivován a prázdná kapsle pokračuje v cestě k normálnímu vypuzení.

V kombinaci se senzorem glukózy a kontrolním algoritmem bude pumpa uvolňovat inzulín v dobách a v množstvích nezbytných pro správnou regulaci glykémie, a tak bude fungovat jako první plně implantovatelná umělá slinivka břišní.

Toto zařízení dostalo název PILLSID (implantovaný systém pro intraperitoneální podání reflektovaný PILl) a v tuto chvíli byl validován na preklinické úrovni.

Tento systém, “vysvětluje Veronica Iacovacci, postdoktorandka z Ústavu bioRobotiky a hlavní autorka studie,„ je významným krokem vpřed v oblasti plně implantabilních robotických systémů a zařízení pro řízené dodávání léčiv.

Výsledky získané na preklinické úrovni jsou nesmírně povzbudivé a mají velký význam jak z technologického, tak z klinického hlediska.

Zařízení tohoto typu by mohlo v budoucnu umožnit vývoj první zcela implantabilní umělé slinivky břišní a mohlo by být také použito při léčbě jiných chronických a akutních onemocnění postihujících intraperitoneální orgány.

Jaké jsou další kroky k dosažení klinické praxe v intraperitoneální infuzi inzulínu?

Budou zahrnovat pečlivé inženýrství systému, zlepšení vodotěsnosti implantátu a rozhraní s tkáněmi pacienta a nakonec dlouhodobou preklinickou validaci za účelem posouzení výhod robotického systému při léčbě chronických onemocnění. “

Systém byl navržen a vyvinut díky odbornosti lékařské robotiky a bioinženýrství Istituto di BioRobotica ze Scuola Sant'Anna.

Předklinický protokol, implantace robota a proces kontroly glykémie jsou výsledkem intenzivní spolupráce s lékařskými oblastními odděleními Univerzity v Pise a Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.

Emanuele Federico Kauffmann a Fabio Vistoli, výzkumní pracovníci na univerzitě v Pise a chirurgové na Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, kteří jsou odpovědní za preklinickou validaci nového zařízení, říkají: „Konsolidovaná multidisciplinární spolupráce mezi inženýry, lékaři a chirurgy ze tří z nejdůležitějších akademických a zdravotnických institucí v Pise umožnilo rychle dosáhnout experimentální aplikace originálního zařízení založeného na aplikačním principu, který může být potenciálně použit v mnoha klinických oblastech nad rámec specifických testů prováděných k léčbě diabetes mellitus.

Zaznamenané výsledky jsou tak povzbudivé, že očekáváme, že budeme schopni dosáhnout fáze plné klinické aplikace u lidí stejně rychle, po další fázi vývoje a zdokonalování “.

Stefano Del Prato, profesor katedry klinické a experimentální medicíny Univerzity v Pise a ředitel OU metabolických nemocí a diabetologie AOUP, který se podílel na výzkumu s Dr. Michele Aragonou, komentuje: „Tento rok je sté výročí objevu inzulinu, zásadní etapa v historii medicíny a zlom v léčbě lidí s diabetem.

Inzulínová terapie je však složitá: vyžaduje několikanásobné podkožní injekce inzulínu a pečlivou úpravu dávkování na základě četných měření hladin glukózy v krvi.

Výzkum se tedy od samého začátku snaží najít řešení, jak usnadnit život lidem s diabetem a účinněji kontrolovat nemoc.

Myšlenka umělého pankreatu byla vyvinuta před 50 lety a některé modely jsou nyní blízké klinickému využití.

Spolupráce mezi Scuola Superiore Sant'Anna, univerzitou v Pise a Azienda Ospedaliera však otevírá ještě širší a slibnější obzory a nabízí lepší budoucnost mnoha lidem s diabetem léčeným inzulínem, právě u příležitosti této historické sté výročí “.

PODROBNOSTI O STUDIU

V. Iacovacci, I. Tamadon, EF Kauffmann, S. Pane, V. Simoni, L. Marziale, M. Aragona, L. Cobuccio, M. Chiarugi, P. Dario, S. Del Prato, L. Ricotti, F. Vistoli, A. Menciassi, Plně implantovatelné zařízení pro intraperitoneální podávání léčiva naplněné poživatelnými kapslemi, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);

Přečtěte si také:

University of Augsburg vydala studii, která spojuje tubulární autofagii a selhání ledvin u diabetiků

Covid může vést k diabetu: italsko-americká studie o „přírodním metabolismu“

Zdroj:

Scuola Superiore Sant'Anna