หุ่นยนต์ฝังและแคปซูลแม่เหล็ก: พรมแดนใหม่ของการฉีดอินซูลินในผู้ป่วยโรคเบาหวาน
การฉีดอินซูลินในช่องท้องในผู้ป่วยเบาหวาน: จากผลการศึกษาที่เกิดจากความร่วมมือระหว่าง Institute of BioRobotics ของ Scuola Superiore Sant'Anna แผนกการแพทย์ของมหาวิทยาลัย Pisa และ Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana ระบบหุ่นยนต์ฝังได้มี ได้รับการพัฒนา (รายแรกของโลกที่มีลักษณะเหล่านี้) สามารถฉีดอินซูลินในช่องท้องในผู้ป่วยเบาหวานได้
การฉีดอินซูลินในช่องท้องในผู้ป่วยเบาหวาน: การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science Robotics ได้เปิดฉากสถานการณ์ใหม่ในการรักษาโรคที่ส่งผลกระทบต่อผู้คนนับล้านทั่วโลก
อุปกรณ์ประกอบด้วยระบบขนาดเล็กที่สามารถฝังในร่างกายมนุษย์และเชื่อมต่อกับลำไส้เพื่อทำหน้าที่เป็นปั๊มอินซูลิน และยาเม็ดที่กินได้ซึ่งบรรจุอินซูลินที่สามารถชาร์จอุปกรณ์ได้เมื่ออ่างเก็บน้ำของปั๊มหมด
อุปกรณ์นี้เป็นทางเลือกแทนกลยุทธ์การควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดในปัจจุบันโดยอาศัยการฉีดใต้ผิวหนังซ้ำๆ หรือเครื่องกรองแบบสวมใส่ได้
วิธีนี้ช่วยเลี่ยงการใช้พอร์ตเข้า สายสวน เข็มฉีดยา และหลอดฉีดยา
ระบบที่พัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยที่ประสานงานโดย Arianna Menciassi รองอธิการบดีของ Scuola Superiore Sant'Anna รวมถึงการให้การบำบัดเฉพาะที่และการให้ยาทางสรีรวิทยามีประโยชน์อย่างมากสำหรับผู้ที่เป็นเบาหวานชนิดที่ 1 โดยเฉพาะผู้ที่ต้องใช้อินซูลินหลายชนิด วันละครั้ง
Arianna Menciassi อธิบาย “เราทำงานด้านวิทยาการหุ่นยนต์มาระยะหนึ่งแล้วเพื่อการบำบัดและการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด
เราได้พัฒนาแคปซูลสำหรับการตรวจติดตามระบบทางเดินอาหารและระบบแม่เหล็กสำหรับการผ่าตัดระยะไกลในการผ่าตัด
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโรงเรียนระดับปริญญาเอก เราเกิดแนวคิดที่จะคิดว่าแคปซูลเป็นกระสวยที่สามารถจัดหาอวัยวะภายในเทียม เพื่อรักษาโรคเรื้อรังที่สำคัญอย่างยิ่ง
เงินทุนจากแคว้นทัสคานีทำให้เราบรรลุผลที่น่ายินดีเหล่านี้
การฉีดอินซูลินในช่องท้อง: หุ่นยนต์ถูกฝังโดยการผ่าตัดในช่องช่องท้องนอกช่องท้องและเชื่อมต่อกับลำไส้
มีลักษณะเป็นปั๊มที่สามารถส่งอินซูลินได้อย่างแม่นยำ
เมื่ออ่างเก็บน้ำของปั๊ม "สำรอง" เม็ดยาที่กินได้จะมีหน้าที่เติมผ่านระบบพิเศษของการมีเพศสัมพันธ์และถ่ายโอนยาจากเม็ดยาไปยังอ่างเก็บน้ำของหุ่นยนต์
ยาเม็ดที่กลืนเข้าไปตามปกติจะผ่านเข้าไปในลำไส้ไปยังบริเวณ 'เทียบท่า' ในลำไส้
กลไกแม่เหล็กเปิดใช้งานเพื่อจับแคปซูล ดูดอินซูลิน และเติมอ่างเก็บน้ำ
เมื่อถึงจุดนี้ กลไกแม่เหล็กจะปิดใช้งานและแคปซูลเปล่าจะกลับสู่เส้นทางปกติ
เมื่อรวมกับเซ็นเซอร์กลูโคสและอัลกอริธึมการควบคุม ปั๊มจะปล่อยอินซูลินตามเวลาและในปริมาณที่จำเป็นสำหรับการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดที่เหมาะสม จึงทำหน้าที่เป็นตับอ่อนเทียมตัวแรกที่ฝังอย่างสมบูรณ์
อุปกรณ์นี้มีชื่อว่า PILLSID (PILL-refiLled Implanted System for Intraperitoneal Delivery) และขณะนี้ได้รับการตรวจสอบในระดับพรีคลินิกแล้ว
ระบบนี้” Veronica Iacovacci ซึ่งเป็นเพื่อนหลังปริญญาเอกของ Institute of BioRobotics และผู้เขียนนำของการศึกษา อธิบาย “เป็นก้าวสำคัญในด้านระบบหุ่นยนต์และอุปกรณ์สำหรับการนำส่งยาที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์
ผลลัพธ์ที่ได้ในระดับพรีคลินิกนั้นน่ายินดีอย่างยิ่งและมีความสำคัญอย่างยิ่งจากทั้งมุมมองทางเทคโนโลยีและทางคลินิก
อุปกรณ์ประเภทนี้จะทำให้ในอนาคตสามารถพัฒนาตับอ่อนเทียมเทียมแบบฝังได้ตัวแรกในอนาคต และยังสามารถนำมาใช้ในการรักษาโรคเรื้อรังและเฉียบพลันอื่นๆ ที่ส่งผลต่ออวัยวะในช่องท้องได้อีกด้วย
ขั้นตอนต่อไปเพื่อให้บรรลุการปฏิบัติทางคลินิกในการให้อินซูลินในช่องท้องคืออะไร?
พวกเขาจะเกี่ยวข้องกับวิศวกรรมที่รอบคอบของระบบ การปรับปรุงการกันน้ำของรากฟันเทียมและการเชื่อมต่อกับเนื้อเยื่อของผู้ป่วย และสุดท้ายคือการตรวจสอบพรีคลินิกในระยะยาวเพื่อประเมินประโยชน์ของระบบหุ่นยนต์ในการรักษาโรคเรื้อรัง”
ระบบนี้ได้รับการออกแบบและพัฒนาด้วยวิทยาการหุ่นยนต์ทางการแพทย์และความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมชีวภาพของ Istituto di BioRobotica ของ Scuola Sant'Anna
โปรโตคอลพรีคลินิก การฝังหุ่นยนต์ และกระบวนการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันอย่างเข้มข้นกับแผนกการแพทย์ของมหาวิทยาลัยปิซาและ Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana
Emanuele Federico Kauffmann และ Fabio Vistoli นักวิจัยจาก University of Pisa และศัลยแพทย์ที่ Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana ซึ่งรับผิดชอบในการตรวจสอบความถูกต้องของพรีคลินิกของอุปกรณ์ใหม่ กล่าวว่า "การทำงานร่วมกันแบบสหสาขาวิชาชีพระหว่างวิศวกร แพทย์ และศัลยแพทย์จากสามคน ของสถาบันการศึกษาและการดูแลสุขภาพที่สำคัญที่สุดในปิซาได้ทำให้การทดลองใช้อุปกรณ์ดั้งเดิมบรรลุผลสำเร็จอย่างรวดเร็วโดยอิงตามหลักการใช้งานที่อาจนำไปใช้ในด้านคลินิกต่างๆ นอกเหนือจากการทดสอบเฉพาะที่ดำเนินการเพื่อรักษาโรคเบาหวาน
ผลลัพธ์ที่บันทึกไว้เป็นกำลังใจอย่างยิ่งที่เราคาดหวังว่าจะสามารถเข้าถึงขั้นตอนของการประยุกต์ใช้ทางคลินิกอย่างเต็มรูปแบบในมนุษย์ได้อย่างรวดเร็วเช่นเดียวกับในระยะต่อไปของการพัฒนาและการปรับแต่ง”
Stefano Del Prato ศาสตราจารย์จาก Department of Clinical and Experimental Medicine of the University of Pisa และผู้อำนวยการ OU of Metabolic Diseases and Diabetology ของ AOUP ซึ่งเข้าร่วมในการวิจัยกับ Dr. Michele Aragona กล่าวว่า "ปีนี้เป็นปี หนึ่งร้อยปีของการค้นพบอินซูลิน เวทีพื้นฐานในประวัติศาสตร์การแพทย์ และจุดเปลี่ยนในการรักษาผู้ป่วยเบาหวาน
อย่างไรก็ตาม การบำบัดด้วยอินซูลินนั้นซับซ้อน: จำเป็นต้องฉีดอินซูลินใต้ผิวหนังหลายครั้งและการปรับขนาดยาอย่างระมัดระวังโดยพิจารณาจากการวัดระดับน้ำตาลในเลือดจำนวนมาก
ดังนั้นตั้งแต่เริ่มแรก การวิจัยจึงพยายามหาทางแก้ไขเพื่อทำให้ชีวิตของผู้ป่วยเบาหวานง่ายขึ้นและควบคุมโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
แนวคิดเรื่องตับอ่อนเทียมได้รับการพัฒนาเมื่อ 50 ปีที่แล้ว และบางรุ่นก็ใกล้จะนำไปใช้ในทางการแพทย์แล้ว
แต่การทำงานร่วมกันระหว่าง Scuola Superiore Sant'Anna, University of Pisa และ Azienda Ospedaliera ได้เปิดโลกทัศน์ที่กว้างขึ้นและมีแนวโน้มมากขึ้นเพื่อมอบอนาคตที่ดีกว่าให้กับผู้ป่วยโรคเบาหวานจำนวนมากที่ได้รับการรักษาด้วยอินซูลินอย่างแม่นยำในโอกาสครบรอบ XNUMX ปีแห่งประวัติศาสตร์นี้ ”
รายละเอียดการศึกษา
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, อุปกรณ์ฝังตัวอย่างสมบูรณ์สำหรับการนำส่งยาในช่องท้องที่เติมด้วยแคปซูลที่กินได้, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
อ่านเพิ่มเติม:
โควิดอาจนำไปสู่โรคเบาหวาน: การศึกษาของอิตาลี - อเมริกันใน "การเผาผลาญตามธรรมชาติ"