Robots implantables y cápsulas magnéticas: la nueva frontera de la infusión de insulina en diabéticos
Infusión intraperitoneal de insulina en pacientes diabéticos: gracias a un estudio fruto de la colaboración entre el Instituto de Biorobótica de la Scuola Superiore Sant'Anna, los Departamentos del Área Médica de la Universidad de Pisa y la Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, se ha implantado un sistema robótico desarrollado (el primero en el mundo con estas características) capaz de infundir insulina por vía intraperitoneal en pacientes diabéticos
Infusión intraperitoneal de insulina en pacientes diabéticos: el estudio, publicado en la revista Science Robotics, abre nuevos escenarios en el tratamiento de una enfermedad que afecta a millones de personas en todo el mundo
El dispositivo consiste en un pequeño sistema que puede implantarse en el cuerpo humano e interconectarse con el intestino para actuar como una bomba de insulina, y píldoras ingeribles cargadas con insulina que pueden recargar el dispositivo cuando se agota el depósito de la bomba.
El dispositivo es una alternativa a las estrategias actuales de control de glucosa en sangre basadas en inyecciones subcutáneas repetidas o infusores portátiles.
Esto evita el uso de puertos de acceso, catéteres, agujas y jeringas.
El sistema desarrollado por investigadores coordinados por Arianna Menciassi, vicerrectora adjunta de la Scuola Superiore Sant'Anna, además de permitir la terapia localizada y la infusión fisiológica puede ser de gran utilidad para las personas con diabetes tipo 1, en particular aquellas que tienen que inyectarse insulina varias veces. veces al día.
“Llevamos un tiempo trabajando en robótica para terapia y cirugía mínimamente invasiva”, explica Arianna Menciassi.
Hemos desarrollado cápsulas para monitorización gastrointestinal y sistemas magnéticos para operación remota en cirugía.
Como parte de una escuela de doctorado, se nos ocurrió la idea de pensar en las cápsulas como lanzaderas que pudieran suministrar órganos internos artificiales, para tratar enfermedades crónicas de extrema importancia.
La financiación de la región de la Toscana nos ha permitido lograr estos resultados alentadores.
Infusión intraperitoneal de insulina: el robot se implanta quirúrgicamente en el espacio extraperitoneal abdominal y se interconecta con el intestino.
Tiene las características de una bomba capaz de administrar insulina con alta precisión.
Cuando el reservorio de la bomba se “pone en reserva”, una pastilla ingerible tendrá la tarea de reponerlo a través de un sistema especial de acoplamiento y transferencia del fármaco desde la pastilla al reservorio del robot.
Las píldoras, que se tragan normalmente, pasan a través del tracto intestinal a un área de "acoplamiento" en un asa del intestino.
Se activa un mecanismo magnético para capturar la cápsula, succionar la insulina y llenar el depósito.
En este punto, el mecanismo magnético se desactiva y la cápsula vacía reanuda su camino hacia la expulsión normal.
Combinada con un sensor de glucosa y un algoritmo de control, la bomba liberará insulina en los momentos y en las cantidades requeridas para una adecuada regulación glucémica, funcionando así como el primer páncreas artificial completamente implantable.
Este dispositivo ha recibido el nombre de PILLSID (Sistema implantado rellenado con PILI para parto intraperitoneal) y, por el momento, ha sido validado a nivel preclínico.
Este sistema ”, explica Veronica Iacovacci, becaria postdoctoral en el Instituto de BioRobotics y autora principal del estudio,“ es un importante paso adelante en el campo de los sistemas y dispositivos robóticos totalmente implantables para la administración controlada de fármacos.
Los resultados obtenidos a nivel preclínico son sumamente alentadores y de gran importancia tanto desde el punto de vista tecnológico como clínico.
Un dispositivo de este tipo podría permitir en el futuro desarrollar el primer páncreas artificial totalmente implantable y también podría utilizarse en el tratamiento de otras enfermedades crónicas y agudas que afectan a los órganos intraperitoneales.
¿Cuáles son los próximos pasos para lograr la práctica clínica en la infusión de insulina intraperitoneal?
Implicarán una cuidadosa ingeniería del sistema, la mejora de la estanqueidad del implante y las interfaces con los tejidos del paciente y, finalmente, la validación preclínica a largo plazo para evaluar los beneficios del sistema robótico en el tratamiento de enfermedades crónicas ”.
El sistema fue diseñado y desarrollado gracias a la experiencia en robótica médica y bioingeniería del Istituto di BioRobotica de la Scuola Sant'Anna.
El protocolo preclínico, la implantación del robot y el proceso de control de glucosa en sangre son el resultado de una intensa colaboración con los Departamentos del Área Médica de la Universidad de Pisa y la Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
Emanuele Federico Kauffmann y Fabio Vistoli, investigadores de la Universidad de Pisa y cirujanos de la Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, responsables de la validación preclínica del nuevo dispositivo, dicen: “La colaboración multidisciplinaria consolidada entre ingenieros, médicos y cirujanos de tres de las instituciones académicas y sanitarias más importantes de Pisa ha hecho posible lograr rápidamente la aplicación experimental de un dispositivo original basado en un principio de aplicación que potencialmente puede ser utilizado en muchos campos clínicos más allá de las pruebas específicas realizadas para tratar la diabetes mellitus.
Los resultados registrados son tan alentadores que esperamos poder alcanzar la etapa de aplicación clínica completa en humanos con la misma rapidez, después de una nueva fase de desarrollo y perfeccionamiento ”.
Stefano Del Prato, profesor del Departamento de Medicina Clínica y Experimental de la Universidad de Pisa y director de la OU de Enfermedades Metabólicas y Diabetología de la AOUP, quien participó en la investigación con la Dra. Michele Aragona, comenta: “Este año es el centenario del descubrimiento de la insulina, etapa fundamental en la historia de la medicina y punto de inflexión en el tratamiento de las personas con diabetes.
Sin embargo, la terapia con insulina es compleja: requiere múltiples inyecciones subcutáneas de insulina y un ajuste cuidadoso de la dosis basado en numerosas mediciones de los niveles de glucosa en sangre.
Por eso, desde el principio, la investigación ha tratado de encontrar soluciones para facilitar la vida de las personas con diabetes y controlar la enfermedad de manera más eficaz.
La idea de un páncreas artificial se desarrolló hace 50 años y algunos modelos están ahora cerca del uso clínico.
Pero la colaboración entre la Scuola Superiore Sant'Anna, la Universidad de Pisa y la Azienda Ospedaliera abre horizontes aún más amplios y prometedores para ofrecer un futuro mejor a las muchas personas con diabetes tratadas con insulina, precisamente con motivo de este histórico centenario. ”.
DETALLES DEL ESTUDIO
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 dispositivo totalmente implantable para la administración intraperitoneal de fármacos rellenado por cápsulas ingeribles, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
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