Roboți și capsule magnetice implantabile: noua frontieră a perfuziei de insulină la diabetici
Infuzia de insulină intraperitoneală la pacienții cu diabet zaharat: datorită unui studiu rezultat din colaborarea dintre Institutul de BioRobotică al Scolii Superioare Sant'Anna, Departamentele de Medicină ale Universității din Pisa și Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, un sistem robotizat implantabil are a fost dezvoltat (primul din lume cu aceste caracteristici) capabil să perfuzeze insulină intraperitoneal la pacienții diabetici
Infuzia de insulină intraperitoneală la pacienții diabetici: studiul, publicat în revista Science Robotics, deschide noi scenarii în tratamentul unei boli care afectează milioane de oameni din întreaga lume
Dispozitivul constă dintr-un sistem mic care poate fi implantat în corpul uman și interfațat cu intestinul pentru a acționa ca o pompă de insulină și pastile ingerabile încărcate cu insulină care pot reîncărca dispozitivul atunci când rezervorul pompei se epuizează.
Dispozitivul este o alternativă la strategiile actuale de control al glicemiei bazate pe injecții subcutanate repetate sau infuzoare purtabile.
Aceasta ocolește utilizarea porturilor de acces, cateterelor, acelor și seringilor.
Sistemul dezvoltat de cercetători coordonați de Arianna Menciassi, vicecancelar adjunct al Scolii Superioare Sant'Anna, precum și permiterea terapiei localizate și a perfuziei fiziologice poate fi foarte util pentru persoanele cu diabet de tip 1, în special pentru cei care trebuie să ia insulină mai multe de câte ori pe zi.
„Lucrăm de ceva timp în robotică pentru terapie și chirurgie minim invazivă”, explică Arianna Menciassi.
Am dezvoltat capsule pentru monitorizarea gastro-intestinală și sisteme magnetice pentru operații la distanță în chirurgie.
Ca parte a unei școli doctorale, am venit cu ideea de a gândi capsulele ca niște navete care ar putea furniza organe interne artificiale, astfel încât să trateze boli cronice extrem de importante.
Finanțarea din regiunea Toscana ne-a permis să obținem aceste rezultate încurajatoare.
Infuzie de insulină intraperitoneală: robotul este implantat chirurgical în spațiul extraperitoneal abdominal și interfațat cu intestinul
Are caracteristicile unei pompe capabile să furnizeze insulină cu precizie ridicată.
Când rezervorul pompei intră „în rezervă”, o pastilă ingerabilă va avea sarcina de a o alimenta printr-un sistem special de cuplare și de a transfera medicamentul din pilulă în rezervorul robotului.
Pastilele, înghițite în mod normal, trec prin tractul intestinal până la o zonă de „andocare” într-o buclă a intestinului.
Un mecanism magnetic este activat pentru a captura capsula, a aspira insulina și a umple rezervorul.
În acest moment, mecanismul magnetic este dezactivat și capsula goală își reia calea spre expulzare normală.
Combinată cu un senzor de glucoză și un algoritm de control, pompa va elibera insulină în momentele și cantitățile necesare pentru o reglare glicemică adecvată, funcționând astfel ca primul pancreas artificial complet implantabil.
Acest dispozitiv a fost numit PILLSID (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) și, în acest moment, a fost validat la un nivel preclinic.
Acest sistem ", explică Veronica Iacovacci, un post-doctorat la Institutul de BioRobotică și autor principal al studiului," este un pas semnificativ înainte în domeniul sistemelor și dispozitivelor robotice complet implantabile pentru administrarea controlată a medicamentelor.
Rezultatele obținute la nivel preclinic sunt extrem de încurajatoare și de mare importanță atât din punct de vedere tehnologic, cât și clinic.
Un dispozitiv de acest tip ar putea face posibilă în viitor dezvoltarea primului pancreas artificial total implantabil și ar putea fi, de asemenea, utilizat în tratamentul altor boli cronice și acute care afectează organele intraperitoneale.
Care sunt următorii pași pentru realizarea practicii clinice în perfuzia de insulină intraperitoneală?
Acestea vor implica o inginerie atentă a sistemului, îmbunătățirea etanșeității și a interfețelor implantului cu țesuturile pacientului și, în cele din urmă, validarea preclinică pe termen lung pentru a evalua beneficiile sistemului robotizat în tratamentul bolilor cronice. ”
Sistemul a fost proiectat și dezvoltat datorită expertizei în robotică medicală și bioinginerie a Institutului di BioRobotica din Scuola Sant'Anna.
Protocolul preclinic, implantarea robotului și procesul de control al glicemiei sunt rezultatul unei colaborări intense cu departamentele de zonă medicală ale Universității din Pisa și Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
Emanuele Federico Kauffmann și Fabio Vistoli, cercetători la Universitatea din Pisa și chirurgi la Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, responsabili de validarea preclinică a noului dispozitiv, spun: „Colaborarea consolidată multidisciplinară dintre ingineri, medici și chirurgi din trei dintre cele mai importante instituții academice și de asistență medicală din Pisa a făcut posibilă realizarea rapidă a aplicației experimentale a unui dispozitiv original bazat pe un principiu de aplicare care poate fi utilizat în multe domenii clinice dincolo de testele specifice efectuate pentru tratarea diabetului zaharat.
Rezultatele înregistrate sunt atât de încurajatoare încât ne așteptăm să putem ajunge la stadiul de aplicare clinică completă la om la fel de repede, după o nouă fază de dezvoltare și rafinament ”.
Stefano Del Prato, profesor la Departamentul de Medicină Clinică și Experimentală al Universității din Pisa și director al OU de Boli Metabolice și Diabetologie al AOUP, care a participat la cercetare cu Dr. Michele Aragona, comentează: „Anul acesta este centenar de la descoperirea insulinei, o etapă fundamentală în istoria medicinei și un punct de cotitură în tratamentul persoanelor cu diabet.
Cu toate acestea, terapia cu insulină este complexă: necesită injecții subcutanate multiple de insulină și o ajustare atentă a dozelor pe baza numeroaselor măsurători ale nivelului de glucoză din sânge.
Deci, de la bun început, cercetările au încercat să găsească soluții care să faciliteze viața persoanelor cu diabet și să controleze mai eficient boala.
Ideea unui pancreas artificial a fost dezvoltată în urmă cu 50 de ani și unele modele sunt acum aproape de utilizarea clinică.
Dar colaborarea dintre Scuola Superiore Sant'Anna, Universitatea din Pisa și Azienda Ospedaliera deschide orizonturi și mai largi și mai promițătoare pentru a oferi un viitor mai bun multor persoane cu diabet tratate cu insulină, tocmai cu ocazia acestui centenar istoric ”.
DETALII 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, Un dispozitiv complet implantabil pentru administrarea de medicamente intraperitoneale reumplute prin capsule ingerabile, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
Citiți și:
Covid poate duce la diabet: Studiul italo-american despre „metabolismul naturii”