Intraperitoneal insulininfusjon hos diabetespasienter: takket være en studie som er resultatet av samarbeidet mellom Institute of BioRobotics i Scuola Superiore Sant'Anna, avdelingene for medisinsk område ved University of Pisa og Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, har et implanterbart robotsystem blitt utviklet (den første i verden med disse egenskapene) i stand til å injisere insulin intraperitonealt hos diabetespasienter

Intraperitoneal insulininfusjon hos diabetespasienter: studien, publisert i tidsskriftet Science Robotics, åpner for nye scenarier for behandling av en sykdom som rammer millioner av mennesker over hele verden

Enheten består av et lite system som kan implanteres i menneskekroppen og kobles til tarmen for å fungere som en insulinpumpe, og inntakbare piller lastet med insulin som kan lade enheten opp igjen når pumpens reservoar går tom.

Enheten er et alternativ til gjeldende strategier for kontroll av blodsukker basert på gjentatte subkutane injeksjoner eller bærbare infusjoner.

Dette omgår bruken av tilgangsporter, katetre, nåler og sprøyter.

Systemet utviklet av forskere koordinert av Arianna Menciassi, visekansler i Scuola Superiore Sant'Anna, samt å tillate lokal behandling og fysiologisk infusjon kan være svært nyttig for personer med type 1 diabetes, spesielt de som må ta insulin flere ganger om dagen.

"Vi har jobbet en stund med robotikk for terapi og minimalt invasiv kirurgi," forklarer Arianna Menciassi.

Vi har utviklet kapsler for gastrointestinal overvåking og magnetiske systemer for fjernoperasjon ved kirurgi.

Som en del av en doktorgradsskole kom vi på ideen om å tenke på kapslene som skyttelbusser som kunne levere kunstige indre organer, for å behandle ekstremt viktige kroniske sykdommer.

Finansiering fra Toscana -regionen har gjort det mulig for oss å oppnå disse oppmuntrende resultatene.

Intraperitoneal insulininfusjon: roboten implanteres kirurgisk i buken ekstraperitonealt og er i kontakt med tarmen

Den har egenskapene til en pumpe som kan levere insulin med høy presisjon.

Når pumpens reservoar går "i reserve", vil en inntagelig pille ha til oppgave å fylle den opp gjennom et spesielt koblingssystem og overføre stoffet fra pillen til robotens reservoar.

Pillene, svelges normalt, passerer gjennom tarmkanalen til et "dokking" -område i en tarmsløyfe.

En magnetisk mekanisme aktiveres for å fange kapsel, suge inn insulinet og fylle reservoaret.

På dette tidspunktet deaktiveres den magnetiske mekanismen, og den tomme kapselen fortsetter sin vei til normal utvisning.

Kombinert med en glukosesensor og en kontrollalgoritme, vil pumpen frigjøre insulin til tider og i mengder som kreves for riktig glykemisk regulering, og fungerer dermed som den første fullt implanterbare kunstige bukspyttkjertelen.

Denne enheten har fått navnet PILLSID (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) og har for øyeblikket blitt validert på et preklinisk nivå.

Dette systemet, ”forklarer Veronica Iacovacci, en post-doktorgradsstipendiat ved Institute of BioRobotics og hovedforfatter av studien,“ er et betydelig skritt fremover innen fullt implanterbare robotsystemer og enheter for kontrollert legemiddeltilførsel.

Resultatene oppnådd på preklinisk nivå er ekstremt oppmuntrende og av stor betydning både fra et teknologisk og et klinisk synspunkt.

En enhet av denne typen kan gjøre det mulig i fremtiden å utvikle den første fullstendig implanterbare kunstige bukspyttkjertelen og kan også brukes til behandling av andre kroniske og akutte sykdommer som påvirker intraperitoneale organer.

Hva er de neste trinnene for å oppnå klinisk praksis innen intraperitoneal insulininfusjon?

De vil innebære nøye konstruksjon av systemet, forbedring av implantatets vanntetthet og grensesnitt mot pasientens vev, og til slutt langsiktig preklinisk validering for å vurdere fordelene med robotsystemet i behandlingen av kroniske sykdommer. ”

Systemet ble designet og utviklet takket være medisinsk robotikk og bioingeniørkompetanse fra Istituto di BioRobotica på Scuola Sant'Anna.

Den prekliniske protokollen, implantasjonen av roboten og blodsukkerkontrollprosessen er resultatet av et intensivt samarbeid med avdelingene for medisinsk område ved University of Pisa og Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.

Emanuele Federico Kauffmann og Fabio Vistoli, forskere ved University of Pisa og kirurger ved Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, som er ansvarlige for den prekliniske valideringen av den nye enheten, sier: “Det konsoliderte tverrfaglige samarbeidet mellom ingeniører, leger og kirurger fra tre av de viktigste akademiske og helseinstitusjonene i Pisa har gjort det mulig å raskt oppnå eksperimentell anvendelse av en original enhet basert på et applikasjonsprinsipp som potensielt kan brukes på mange kliniske felt utover de spesifikke testene som er utført for å behandle diabetes mellitus.

Resultatene som er registrert er så oppmuntrende at vi forventer å kunne nå fasen med full klinisk anvendelse hos mennesker like raskt, etter en ytterligere fase av utvikling og foredling ”.

Stefano Del Prato, professor ved Institutt for klinisk og eksperimentell medisin ved University of Pisa og direktør for OU for metabolske sykdommer og diabetesologi ved AOUP, som deltok i forskningen med Dr. Michele Aragona, kommenterer: “I år er hundreår for oppdagelsen av insulin, et grunnleggende stadium i medisinhistorien og et vendepunkt i behandlingen av mennesker med diabetes.

Imidlertid er insulinterapi kompleks: det krever flere subkutane injeksjoner av insulin og nøye doseringstilpasning basert på mange målinger av blodsukkernivåer.

Så helt fra begynnelsen har forskning forsøkt å finne løsninger for å gjøre livet lettere for mennesker med diabetes og for å kontrollere sykdommen mer effektivt.

Ideen om en kunstig bukspyttkjertel ble utviklet for 50 år siden, og noen modeller er nå i nærheten av klinisk bruk.

Men samarbeidet mellom Scuola Superiore Sant'Anna, Universitetet i Pisa og Azienda Ospedaliera åpner enda bredere og mer lovende horisonter for å tilby en bedre fremtid for mange mennesker med diabetes behandlet med insulin, nettopp i anledning dette historiske hundreårsdagen ”.

STUDIEDETALJER

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, En fullt implanterbar enhet for intraperitoneal legemiddellevering etterfylles av svelgbare kapsler, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);

Les også:

University of Augsburg utstedte en studie som knytter tubulær autofagi og nyresvikt hos diabetikere

Covid kan føre til diabetes: Den italiensk-amerikanske studien om "naturmetabolisme"

kilde:

Scuola Superiore Sant'Anna