Robot cấy ghép và viên nang từ tính: biên giới mới của việc truyền insulin ở bệnh nhân tiểu đường

By cristiano Antonino On Tháng Chín 1, 2021

Truyền insulin trong phúc mạc ở bệnh nhân đái tháo đường: nhờ một nghiên cứu kết quả từ sự hợp tác giữa Viện Robot sinh học của Scuola Superiore Sant'Anna, Khoa khu vực y tế của Đại học Pisa và Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, một hệ thống robot có thể cấy ghép được đã được phát triển (đầu tiên trên thế giới có những đặc điểm này) có thể truyền insulin trong phúc mạc cho bệnh nhân đái tháo đường

Truyền insulin trong phúc mạc ở bệnh nhân tiểu đường: nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Robotics, mở ra những viễn cảnh mới trong việc điều trị căn bệnh ảnh hưởng đến hàng triệu người trên thế giới

Thiết bị này bao gồm một hệ thống nhỏ có thể được cấy ghép vào cơ thể người và giao tiếp với ruột để hoạt động như một máy bơm insulin và những viên thuốc uống được chứa insulin có thể sạc lại thiết bị khi bình chứa của máy bơm cạn kiệt.

Thiết bị này là một giải pháp thay thế cho các chiến lược kiểm soát đường huyết hiện tại dựa trên tiêm dưới da lặp đi lặp lại hoặc thiết bị truyền dịch có thể đeo được.

Điều này bỏ qua việc sử dụng cổng truy cập, ống thông, kim tiêm và ống tiêm.

Hệ thống được phát triển bởi các nhà nghiên cứu được điều phối bởi Arianna Menciassi, phó hiệu trưởng của Scuola Superiore Sant'Anna, cũng như cho phép điều trị tại chỗ và truyền dịch sinh lý có thể rất hữu ích cho những người mắc bệnh tiểu đường loại 1, đặc biệt là những người phải dùng nhiều insulin. nhiều lần một ngày.

Arianna Menciassi giải thích: “Chúng tôi đã làm việc trong một thời gian dài trong lĩnh vực robot trị liệu và phẫu thuật xâm lấn tối thiểu.

Chúng tôi đã phát triển các viên nang để theo dõi đường tiêu hóa và hệ thống từ tính để vận hành từ xa trong phẫu thuật.

Là một phần của trường tiến sĩ, chúng tôi nảy ra ý tưởng coi viên nang như những con thoi có thể cung cấp các cơ quan nội tạng nhân tạo, để điều trị các bệnh mãn tính cực kỳ quan trọng.

Nguồn vốn từ Vùng Tuscany đã giúp chúng tôi đạt được những kết quả đáng khích lệ này.

Truyền insulin trong phúc mạc: robot được phẫu thuật cấy vào khoang ngoài phúc mạc ở bụng và nối với ruột

Nó có các đặc điểm của một máy bơm có khả năng cung cấp insulin với độ chính xác cao.

Khi bể chứa của máy bơm chuyển sang trạng thái “dự trữ”, một viên thuốc uống vào sẽ có nhiệm vụ bổ sung nó thông qua một hệ thống khớp nối đặc biệt và chuyển thuốc từ viên thuốc đến bể chứa của robot.

Những viên thuốc, được nuốt bình thường, sẽ đi qua đường ruột đến một khu vực 'gắn kết' trong một vòng lặp của ruột.

Một cơ chế từ tính được kích hoạt để bắt viên nang, hút insulin và lấp đầy hồ chứa.

Tại thời điểm này, cơ chế từ tính bị ngừng hoạt động và viên nang rỗng sẽ tiếp tục con đường trục xuất bình thường của nó.

Kết hợp với cảm biến glucose và thuật toán điều khiển, máy bơm sẽ giải phóng insulin vào thời điểm và với số lượng cần thiết để điều chỉnh đường huyết thích hợp, do đó hoạt động như một tuyến tụy nhân tạo hoàn toàn có thể cấy ghép đầu tiên.

Thiết bị này đã được đặt tên là PILLSID (Hệ thống cấy ghép PILl-refiLled để Phân phối trong phúc mạc) và hiện tại đã được xác nhận ở cấp độ tiền lâm sàng.

Hệ thống này, ”Veronica Iacovacci, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện BioRobotics và là tác giả chính của nghiên cứu, giải thích,“ là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực hệ thống và thiết bị robot có thể cấy ghép hoàn toàn để phân phối thuốc có kiểm soát.

Các bước tiếp theo để đạt được thực hành lâm sàng trong truyền insulin trong phúc mạc là gì?

Họ sẽ liên quan đến kỹ thuật cẩn thận của hệ thống, cải thiện độ kín nước của mô cấy và giao diện với các mô của bệnh nhân, và cuối cùng là xác nhận tiền lâm sàng lâu dài để đánh giá lợi ích của hệ thống robot trong điều trị các bệnh mãn tính. ”

Hệ thống được thiết kế và phát triển nhờ vào chuyên môn về robot y tế và kỹ thuật sinh học của Istituto di BioRobotica của Scuola Sant'Anna.

Quy trình tiền lâm sàng, việc cấy ghép rô bốt và quy trình kiểm soát đường huyết là kết quả của sự hợp tác chặt chẽ với các Khoa Khu vực Y tế của Đại học Pisa và Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.

Emanuele Federico Kauffmann và Fabio Vistoli, các nhà nghiên cứu tại Đại học Pisa và các bác sĩ phẫu thuật tại Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, những người chịu trách nhiệm xác thực tiền lâm sàng của thiết bị mới, cho biết: “Sự hợp tác đa ngành hợp nhất giữa các kỹ sư, bác sĩ và bác sĩ phẫu thuật từ ba của các tổ chức học thuật và chăm sóc sức khỏe quan trọng nhất ở Pisa đã giúp nó có thể nhanh chóng đạt được ứng dụng thử nghiệm của một thiết bị gốc dựa trên nguyên tắc ứng dụng có khả năng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực lâm sàng ngoài các thử nghiệm cụ thể được thực hiện để điều trị bệnh đái tháo đường.

Các kết quả được ghi nhận rất đáng khích lệ và chúng tôi hy vọng có thể nhanh chóng đạt được giai đoạn ứng dụng lâm sàng đầy đủ trên người, sau một giai đoạn phát triển và hoàn thiện hơn nữa ”.

Stefano Del Prato, giáo sư tại Khoa Y học Lâm sàng và Thực nghiệm của Đại học Pisa và là giám đốc OU về các bệnh chuyển hóa và bệnh tiểu đường của AOUP, người đã tham gia nghiên cứu cùng với Tiến sĩ Michele Aragona, nhận xét: “Năm nay là kỷ niệm XNUMX năm khám phá ra insulin, một giai đoạn cơ bản trong lịch sử y học và là bước ngoặt trong việc điều trị những người mắc bệnh tiểu đường.

Tuy nhiên, liệu pháp insulin rất phức tạp: nó đòi hỏi nhiều lần tiêm insulin dưới da và điều chỉnh liều lượng cẩn thận dựa trên nhiều phép đo nồng độ đường huyết.

Vì vậy, ngay từ đầu, các nghiên cứu đã cố gắng tìm ra các giải pháp giúp cuộc sống của người bệnh tiểu đường dễ dàng hơn và kiểm soát bệnh hiệu quả hơn.

Ý tưởng về một tuyến tụy nhân tạo đã được phát triển cách đây 50 năm và một số mô hình hiện đã gần được sử dụng trong lâm sàng.

Nhưng sự hợp tác giữa Scuola Superiore Sant'Anna, Đại học Pisa và Azienda Ospedaliera mở ra những chân trời thậm chí còn rộng lớn hơn và hứa hẹn hơn để mang đến một tương lai tốt đẹp hơn cho nhiều người mắc bệnh tiểu đường được điều trị bằng insulin, chính xác là nhân dịp kỷ niệm XNUMX năm lịch sử này ”.

CHI TIẾT NGHIÊN CỨU

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, Một thiết bị cấy ghép đầy đủ để phân phối thuốc trong phúc mạc được nạp lại bằng viên nang ăn được, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);