Implanteerbare robots en magnetische capsules: de nieuwe grens van insuline-infusie bij diabetici
Intraperitoneale insuline-infusie bij diabetespatiënten: dankzij een studie die het resultaat is van de samenwerking tussen het Institute of BioRobotics van de Scuola Superiore Sant'Anna, de medische afdelingen van de universiteit van Pisa en de Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, heeft een implanteerbaar robotsysteem ontwikkeld (de eerste ter wereld met deze kenmerken) die in staat is om insuline intraperitoneaal te infunderen bij diabetespatiënten
Intraperitoneale insuline-infusie bij diabetespatiënten: de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Science Robotics, opent nieuwe scenario's voor de behandeling van een ziekte die miljoenen mensen wereldwijd treft
Het apparaatje bestaat uit een klein systeem dat in het menselijk lichaam kan worden geïmplanteerd en met de darm kan worden verbonden om als een insulinepomp te fungeren, en opneembare pillen met insuline die het apparaat kunnen opladen wanneer het reservoir van de pomp leeg raakt.
Het apparaat is een alternatief voor de huidige strategieën voor bloedglucosecontrole op basis van herhaalde subcutane injecties of draagbare infusers.
Dit omzeilt het gebruik van toegangspoorten, katheters, naalden en spuiten.
Het systeem dat is ontwikkeld door onderzoekers, gecoördineerd door Arianna Menciassi, plaatsvervangend vice-kanselier van de Scuola Superiore Sant'Anna, en dat lokale therapie en fysiologische infusie mogelijk maakt, kan zeer nuttig zijn voor mensen met type 1-diabetes, met name degenen die meerdere keren insuline moeten innemen. keer per dag.
“We werken al een tijdje in robotica voor therapie en minimaal invasieve chirurgie”, legt Arianna Menciassi uit.
We hebben capsules ontwikkeld voor gastro-intestinale monitoring en magnetische systemen voor operaties op afstand.
Als onderdeel van een doctoraatsschool kwamen we op het idee om de capsules te zien als shuttles die kunstmatige inwendige organen zouden kunnen leveren, om uiterst belangrijke chronische ziekten te behandelen.
Dankzij financiering uit de regio Toscane hebben we deze bemoedigende resultaten kunnen behalen.
Intraperitoneale insuline-infusie: de robot wordt chirurgisch geïmplanteerd in de extraperitoneale ruimte van de buik en is verbonden met de darm
Het heeft de kenmerken van een pomp die insuline met hoge precisie kan toedienen.
Wanneer het reservoir van de pomp "in reserve" gaat, zal een opneembare pil de taak hebben om het aan te vullen via een speciaal systeem voor het koppelen en overbrengen van het medicijn van de pil naar het reservoir van de robot.
De pillen, die normaal worden ingeslikt, gaan door het darmkanaal naar een 'docking'-gebied in een lus van de darm.
Een magnetisch mechanisme wordt geactiveerd om de capsule op te vangen, de insuline op te zuigen en het reservoir te vullen.
Op dit punt wordt het magnetische mechanisme gedeactiveerd en hervat de lege capsule zijn weg naar normale uitzetting.
Gecombineerd met een glucosesensor en een controle-algoritme, zal de pomp insuline afgeven op de tijdstippen en in de hoeveelheden die nodig zijn voor een goede glykemische regulatie, en functioneert zo als de eerste volledig implanteerbare kunstmatige alvleesklier.
Dit apparaat heeft de naam PILLSID (PIL-refilled implanted System for Intraperitoneal Delivery) gekregen en is momenteel op preklinisch niveau gevalideerd.
Dit systeem”, legt Veronica Iacovacci uit, een postdoctoraal onderzoeker aan het Institute of BioRobotics en hoofdauteur van de studie, “is een belangrijke stap voorwaarts op het gebied van volledig implanteerbare robotsystemen en apparaten voor gecontroleerde medicijnafgifte.
De resultaten die op preklinisch niveau werden behaald, zijn buitengewoon bemoedigend en zowel technologisch als klinisch van groot belang.
Een apparaat van dit type zou het in de toekomst mogelijk kunnen maken om de eerste volledig implanteerbare kunstmatige alvleesklier te ontwikkelen en zou ook kunnen worden gebruikt bij de behandeling van andere chronische en acute ziekten die intraperitoneale organen aantasten.
Wat zijn de volgende stappen om klinische praktijk bij intraperitoneale insuline-infusie te bereiken?
Ze omvatten zorgvuldige engineering van het systeem, verbetering van de waterdichtheid van het implantaat en de interfaces met de weefsels van de patiënt, en tot slot preklinische validatie op lange termijn om de voordelen van het robotsysteem bij de behandeling van chronische ziekten te beoordelen."
Het systeem is ontworpen en ontwikkeld dankzij de expertise op het gebied van medische robotica en bio-engineering van het Istituto di BioRobotica van de Scuola Sant'Anna.
Het preklinische protocol, de implantatie van de robot en het bloedglucosecontroleproces zijn het resultaat van een intensieve samenwerking met de medische afdelingen van de universiteit van Pisa en de Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
Emanuele Federico Kauffmann en Fabio Vistoli, onderzoekers aan de Universiteit van Pisa en chirurgen aan de Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, die verantwoordelijk zijn voor de preklinische validatie van het nieuwe apparaat, zeggen: "De geconsolideerde multidisciplinaire samenwerking tussen ingenieurs, artsen en chirurgen van drie van de belangrijkste academische en zorginstellingen in Pisa heeft het mogelijk gemaakt om snel de experimentele toepassing van een origineel apparaat te bereiken op basis van een toepassingsprincipe dat potentieel kan worden gebruikt in veel klinische gebieden die verder gaan dan de specifieke tests die worden uitgevoerd om diabetes mellitus te behandelen.
De geregistreerde resultaten zijn zo bemoedigend dat we verwachten dat we na een verdere fase van ontwikkeling en verfijning net zo snel het stadium van volledige klinische toepassing bij mensen kunnen bereiken.”
Stefano Del Prato, professor aan de afdeling Klinische en Experimentele Geneeskunde van de Universiteit van Pisa en directeur van de OU voor Metabole Ziekten en Diabetologie van de AOUP, die deelnam aan het onderzoek met Dr. Michele Aragona, merkt op: “Dit jaar is de honderdste verjaardag van de ontdekking van insuline, een fundamentele fase in de geschiedenis van de geneeskunde en een keerpunt in de behandeling van mensen met diabetes.
Insulinetherapie is echter complex: het vereist meerdere subcutane injecties van insuline en zorgvuldige aanpassing van de dosering op basis van talrijke metingen van de bloedglucosespiegels.
Dus vanaf het allereerste begin heeft onderzoek geprobeerd oplossingen te vinden om het leven van mensen met diabetes te vergemakkelijken en de ziekte effectiever te beheersen.
Het idee van een kunstmatige alvleesklier werd 50 jaar geleden ontwikkeld en sommige modellen zijn nu bijna klinisch bruikbaar.
Maar de samenwerking tussen de Scuola Superiore Sant'Anna, de Universiteit van Pisa en de Azienda Ospedaliera opent nog bredere en veelbelovende horizonten om een betere toekomst te bieden aan de vele mensen met diabetes die met insuline worden behandeld, precies ter gelegenheid van dit historische eeuwfeest ”.
STUDIE DETAILS
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, een volledig implanteerbaar apparaat voor intraperitoneale medicijnafgifte, opnieuw gevuld met opneembare capsules, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
Lees ook:
Covid kan leiden tot diabetes: de Italiaans-Amerikaanse studie in "Nature Metabolism"