Implantovateľné roboty a magnetické kapsuly: nová hranica infúzie inzulínu u diabetikov

Intraperitoneálna inzulínová infúzia u diabetických pacientov: vďaka štúdii vyplývajúcej zo spolupráce medzi Inštitútom biorobotiky Scuola Superiore Sant'Anna, lekárskymi oddeleniami Univerzity v Pise a Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana má implantovateľný robotický systém bol vyvinutý (prvý na svete s týmito vlastnosťami) schopný intraperitoneálne podávať inzulín u diabetických pacientov

Intraperitoneálna inzulínová infúzia u diabetických pacientov: štúdia publikovaná v časopise Science Robotics otvára nové scenáre v liečbe ochorenia, ktoré postihuje milióny ľudí na celom svete

Zariadenie pozostáva z malého systému, ktorý je možné implantovať do ľudského tela a prepojiť s črevom, aby slúžil ako inzulínová pumpa, a z požívateľných piluliek naplnených inzulínom, ktoré môžu zariadenie dobiť, keď sa vyčerpá zásobník pumpy.

Zariadenie je alternatívou k súčasným stratégiám regulácie hladiny glukózy v krvi založeným na opakovaných subkutánnych injekciách alebo nositeľných infúziách.

Toto obchádza používanie prístupových portov, katétrov, ihiel a striekačiek.

Systém vyvinutý vedcami koordinovaný Ariannou Menciassiovou, zástupkyňou vicekancléra Scuola Superiore Sant'Anny, a tiež umožňujúcou lokalizovanú terapiu a fyziologickú infúziu, môže byť veľmi užitočný pre ľudí s diabetom 1. typu, najmä pre tých, ktorí musia niekoľko inzulínu užívať. krát za deň.

"Už nejaký čas pracujeme v robotike pre terapiu a minimálne invazívnu chirurgiu," vysvetľuje Arianna Menciassi.

Vyvinuli sme kapsuly na monitorovanie gastrointestinálneho traktu a magnetické systémy na diaľkové ovládanie v chirurgii.

V rámci doktorandskej školy sme prišli s myšlienkou myslieť na kapsule ako na raketoplány, ktoré by mohli zásobovať umelé vnútorné orgány, a tak liečiť extrémne dôležité chronické ochorenia.

Financovanie z oblasti Toskánska nám umožnilo dosiahnuť tieto povzbudivé výsledky.

Intraperitoneálna inzulínová infúzia: robot je chirurgicky implantovaný do brušného extraperitoneálneho priestoru a prepojený s črevom.

Má vlastnosti pumpy, ktorá je schopná dodávať inzulín s vysokou presnosťou.

Keď sa nádrž pumpy „dostane do rezervy“, prehltnuteľná pilulka bude mať za úlohu doplniť ju špeciálnym systémom spájania a prenosu liečiva z pilulky do zásobníka robota.

Tabletky, prehltnuté normálne, prechádzajú črevným traktom do „dokovacej“ oblasti v slučke čreva.

Aktivuje sa magnetický mechanizmus na zachytenie kapsuly, nasatie inzulínu a naplnenie zásobníka.

V tomto mieste je magnetický mechanizmus deaktivovaný a prázdna kapsula pokračuje v ceste k normálnemu vylúčeniu.

V kombinácii so senzorom glukózy a kontrolným algoritmom bude pumpa uvoľňovať inzulín v čase a v množstvách potrebných na správnu reguláciu glykémie, čím funguje ako prvý plne implantovateľný umelý pankreas.

Toto zariadenie dostalo názov PILLSID (implantovaný systém naplnený PILl na intraperitoneálne podanie) a v súčasnej dobe je validovaný na predklinickej úrovni.

Tento systém, “vysvetľuje Veronica Iacovacci, doktorandka z Ústavu bioRobotiky a hlavná autorka štúdie,„ je významným krokom vpred v oblasti plne implantovateľných robotických systémov a zariadení na kontrolované dodávanie liečiv.

Výsledky získané na predklinickej úrovni sú mimoriadne povzbudivé a majú veľký význam z technologického aj klinického hľadiska.

Zariadenie tohto typu by mohlo v budúcnosti umožniť vývoj prvého úplne implantovateľného umelého pankreasu a mohlo by byť tiež použité na liečbu iných chronických a akútnych chorôb postihujúcich intraperitoneálne orgány.

Aké sú ďalšie kroky na dosiahnutie klinickej praxe v intraperitoneálnej inzulínovej infúzii?

Budú zahŕňať starostlivé inžinierstvo systému, zlepšenie vodotesnosti implantátu a rozhraní s tkanivami pacienta a nakoniec dlhodobú predklinickú validáciu na posúdenie výhod robotického systému pri liečbe chronických chorôb. “

Systém bol navrhnutý a vyvinutý vďaka odbornosti lekárskej robotiky a bioinžinierstva Istituto di BioRobotica zo Scuola Sant'Anna.

Predklinický protokol, implantácia robota a proces kontroly glykémie sú výsledkom intenzívnej spolupráce s lekárskymi oddeleniami Univerzity v Pise a Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.

Emanuele Federico Kauffmann a Fabio Vistoli, vedci z Univerzity v Pise a chirurgovia z Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, ktorí sú zodpovední za predklinickú validáciu nového zariadenia, hovoria: „Konsolidovaná multidisciplinárna spolupráca medzi inžiniermi, lekármi a chirurgmi z troch z najdôležitejších akademických a zdravotníckych inštitúcií v Pise umožnil rýchlo dosiahnuť experimentálnu aplikáciu originálneho zariadenia založeného na aplikačnom princípe, ktorý je potenciálne možné použiť v mnohých klinických oblastiach nad rámec špecifických testov vykonaných na liečbu diabetes mellitus.

Zaznamenané výsledky sú také povzbudzujúce, že očakávame, že budeme schopní dosiahnuť stupeň úplnej klinickej aplikácie u ľudí rovnako rýchlo, po ďalšej fáze vývoja a zdokonaľovania “.

Stefano Del Prato, profesor Katedry klinickej a experimentálnej medicíny Univerzity v Pise a riaditeľ OU metabolických chorôb a diabetológie AOUP, ktorý sa zúčastnil výskumu s doktorkou Michele Aragonou, komentuje: „Tento rok je sté výročie objavenia inzulínu, zásadnej etapy v histórii medicíny a prelomu v liečbe ľudí s cukrovkou.

Inzulínová terapia je však komplexná: vyžaduje viacnásobné podkožné injekcie inzulínu a starostlivú úpravu dávky na základe mnohých meraní hladín glukózy v krvi.

Výskum sa teda od samého začiatku pokúšal nájsť riešenia, ako uľahčiť život ľuďom s cukrovkou a účinnejšie kontrolovať chorobu.

Myšlienka umelého pankreasu bola vyvinutá pred 50 rokmi a niektoré modely sú v súčasnosti blízke klinickému použitiu.

Spolupráca medzi Scuola Superiore Sant'Anna, Univerzitou v Pise a Azienda Ospedaliera však otvára ešte širšie a sľubnejšie obzory, aby ponúkla lepšiu budúcnosť mnohým ľuďom s cukrovkou liečených inzulínom, práve pri príležitosti tejto historickej storočnice. “.

ŠTUDIJNÉ PODROBNOSTI

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, Plne implantovateľné zariadenie na intraperitoneálne podanie liečiva naplnené požívateľnými kapsulami, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);

Prečítajte si tiež:

Univerzita v Augsburgu vydala štúdiu, ktorá spája tubulárnu autofágiu a zlyhanie obličiek u diabetikov

Covid môže viesť k cukrovke: Taliansko-americká štúdia o „prírodnom metabolizme“

zdroj:

Scuola Superiore Sant'Anna

Tiež sa vám môže páčiť