Implantierbare Roboter und Magnetkapseln: die neue Grenze der Insulininfusion bei Diabetikern
Intraperitoneale Insulininfusion bei Diabetikern: Dank einer Studie, die aus der Zusammenarbeit zwischen dem Institut für BioRobotik der Scuola Superiore Sant'Anna, den medizinischen Abteilungen der Universität Pisa und der Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana hervorgegangen ist, hat ein implantierbares Robotersystem entwickelt (das erste weltweit mit diesen Eigenschaften), das in der Lage ist, Diabetespatienten intraperitoneal Insulin zu infundieren
Intraperitoneale Insulininfusion bei Diabetikern: Die im Fachjournal Science Robotics veröffentlichte Studie eröffnet neue Behandlungsszenarien bei einer Krankheit, von der weltweit Millionen Menschen betroffen sind
Das Gerät besteht aus einem kleinen System, das in den menschlichen Körper implantiert und mit dem Darm verbunden werden kann, um als Insulinpumpe zu fungieren, und mit Insulin gefüllten Tabletten zum Einnehmen, die das Gerät wieder aufladen können, wenn das Reservoir der Pumpe aufgebraucht ist.
Das Gerät ist eine Alternative zu aktuellen Blutzuckerkontrollstrategien, die auf wiederholten subkutanen Injektionen oder tragbaren Infusionsgeräten basieren.
Dadurch wird die Verwendung von Zugangsports, Kathetern, Nadeln und Spritzen umgangen.
Das von Forschern unter der Koordination von Arianna Menciassi, stellvertretende Vizekanzlerin der Scuola Superiore Sant'Anna, entwickelte System, das eine lokalisierte Therapie und physiologische Infusion ermöglicht, kann für Menschen mit Typ-1-Diabetes sehr nützlich sein, insbesondere für diejenigen, die mehrere Insuline einnehmen müssen Mal am Tag.
„Wir beschäftigen uns schon seit einiger Zeit mit Robotik für Therapie und minimal-invasive Chirurgie“, erklärt Arianna Menciassi.
Wir haben Kapseln für die Magen-Darm-Überwachung und Magnetsysteme für die Fernbedienung in der Chirurgie entwickelt.
Im Rahmen einer Doktorandenschule kamen wir auf die Idee, die Kapseln als Shuttles zu denken, die künstliche innere Organe versorgen könnten, um so extrem wichtige chronische Krankheiten zu behandeln.
Die Förderung durch die Region Toskana hat es uns ermöglicht, diese ermutigenden Ergebnisse zu erzielen.
Intraperitoneale Insulininfusion: Der Roboter wird chirurgisch in den extraperitonealen Bauchraum implantiert und mit dem Darm verbunden
Sie hat die Eigenschaften einer Pumpe, die Insulin mit hoher Präzision abgeben kann.
Wenn der Vorratsbehälter der Pumpe „in Reserve“ geht, hat eine einnehmbare Pille die Aufgabe, ihn durch ein spezielles Kopplungssystem aufzufüllen und das Medikament aus der Pille in den Vorratsbehälter des Roboters zu übertragen.
Die Tabletten, die normal geschluckt werden, gelangen durch den Darmtrakt in einen „Andockbereich“ in einer Darmschlinge.
Ein magnetischer Mechanismus wird aktiviert, um die Kapsel einzufangen, das Insulin einzusaugen und das Reservoir zu füllen.
An diesem Punkt wird der Magnetmechanismus deaktiviert und die leere Kapsel nimmt ihren Weg zum normalen Ausstoß zurück.
In Kombination mit einem Glukosesensor und einem Kontrollalgorithmus gibt die Pumpe Insulin zu den Zeiten und Mengen ab, die für eine ordnungsgemäße glykämische Regulierung erforderlich sind, und fungiert somit als erste vollständig implantierbare künstliche Bauchspeicheldrüse.
Dieses Gerät trägt den Namen PILLSID (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) und ist derzeit auf präklinischer Ebene validiert.
Dieses System“, erklärt Veronica Iacovacci, Postdoktorandin am Institut für BioRobotik und Hauptautorin der Studie, „ist ein bedeutender Fortschritt auf dem Gebiet der vollständig implantierbaren Robotersysteme und -geräte für die kontrollierte Arzneimittelabgabe.
Die auf präklinischer Ebene erzielten Ergebnisse sind äußerst ermutigend und sowohl aus technologischer als auch aus klinischer Sicht von großer Bedeutung.
Ein solches Gerät könnte in Zukunft die Entwicklung der ersten vollständig implantierbaren künstlichen Bauchspeicheldrüse ermöglichen und könnte auch bei der Behandlung anderer chronischer und akuter Erkrankungen intraperitonealer Organe eingesetzt werden.
Was sind die nächsten Schritte, um die klinische Praxis der intraperitonealen Insulininfusion zu erreichen?
Sie umfassen eine sorgfältige Entwicklung des Systems, die Verbesserung der Wasserdichtheit des Implantats und der Schnittstellen zum Gewebe des Patienten und schließlich eine langfristige präklinische Validierung, um den Nutzen des Robotersystems bei der Behandlung chronischer Krankheiten zu bewerten.“
Das System wurde dank der medizinischen Robotik- und Biotechnologie-Expertise des Istituto di BioRobotica der Scuola Sant'Anna entworfen und entwickelt.
Das präklinische Protokoll, die Implantation des Roboters und der Blutzuckerkontrollprozess sind das Ergebnis einer intensiven Zusammenarbeit mit den medizinischen Abteilungen der Universität Pisa und der Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
Emanuele Federico Kauffmann und Fabio Vistoli, Forscher der Universität Pisa und Chirurgen der Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, die für die präklinische Validierung des neuen Geräts verantwortlich sind, sagen: „Die konsolidierte multidisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren, Ärzten und Chirurgen aus drei“ der wichtigsten akademischen und medizinischen Einrichtungen in Pisa hat es ermöglicht, schnell die experimentelle Anwendung eines Originalgeräts zu erreichen, das auf einem Anwendungsprinzip basiert, das potenziell in vielen klinischen Bereichen über die spezifischen Tests zur Behandlung von Diabetes mellitus hinaus verwendet werden kann.
Die aufgezeichneten Ergebnisse sind so ermutigend, dass wir davon ausgehen, nach einer weiteren Entwicklungs- und Verfeinerungsphase ebenso schnell das Stadium der vollständigen klinischen Anwendung am Menschen erreichen zu können.“
Stefano Del Prato, Professor an der Abteilung für Klinische und Experimentelle Medizin der Universität Pisa und Direktor der OU für Stoffwechselkrankheiten und Diabetologie der AOUP, der an der Forschung mit Dr. Michele Aragona teilgenommen hat, kommentiert: „Dieses Jahr ist das Jahrhundert der Entdeckung des Insulins, eine grundlegende Etappe in der Geschichte der Medizin und ein Wendepunkt in der Behandlung von Menschen mit Diabetes.
Die Insulintherapie ist jedoch komplex: Sie erfordert mehrere subkutane Injektionen von Insulin und eine sorgfältige Dosisanpassung basierend auf zahlreichen Messungen des Blutzuckerspiegels.
Die Forschung hat daher von Anfang an versucht, Lösungen zu finden, um Menschen mit Diabetes das Leben zu erleichtern und die Krankheit effektiver zu kontrollieren.
Die Idee einer künstlichen Bauchspeicheldrüse wurde vor 50 Jahren entwickelt und einige Modelle stehen heute kurz vor dem klinischen Einsatz.
Aber die Zusammenarbeit zwischen der Scuola Superiore Sant'Anna, der Universität Pisa und der Azienda Ospedaliera eröffnet noch breitere und vielversprechendere Horizonte, um den vielen Menschen mit Diabetes, die mit Insulin behandelt werden, gerade anlässlich dieses historischen XNUMX “.
STUDIENDETAILS
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, Ein vollständig implantierbares Gerät zur intraperitonealen Arzneimittelabgabe, das durch einnehmbare Kapseln wiederbefüllt wird, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
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