Robots implantables et capsules magnétiques : la nouvelle frontière de la perfusion d'insuline chez les diabétiques

Infusion intrapéritonéale d'insuline chez les patients diabétiques : grâce à une étude résultant de la collaboration entre l'Institut de BioRobotique de la Scuola Superiore Sant'Anna, les départements de médecine de l'Université de Pise et l'Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, un système robotique implantable a a été développé (le premier au monde avec ces caractéristiques) capable d'injecter de l'insuline par voie intrapéritonéale chez les patients diabétiques

Infusion intrapéritonéale d'insuline chez des patients diabétiques : l'étude, publiée dans la revue Science Robotics, ouvre de nouveaux scénarios dans le traitement d'une maladie qui touche des millions de personnes dans le monde

L'appareil se compose d'un petit système qui peut être implanté dans le corps humain et interfacé avec l'intestin pour agir comme une pompe à insuline, et de pilules ingérables chargées d'insuline qui peuvent recharger l'appareil lorsque le réservoir de la pompe s'épuise.

Le dispositif est une alternative aux stratégies actuelles de contrôle de la glycémie basées sur des injections sous-cutanées répétées ou des infuseurs portables.

Cela évite l'utilisation de ports d'accès, de cathéters, d'aiguilles et de seringues.

Le système développé par des chercheurs coordonnés par Arianna Menciassi, vice-chancelière adjointe de la Scuola Superiore Sant'Anna, en plus de permettre une thérapie localisée et une perfusion physiologique peut être très utile pour les personnes atteintes de diabète de type 1, en particulier celles qui doivent prendre de l'insuline plusieurs fois par jour.

« Nous travaillons depuis un certain temps dans la robotique pour la thérapie et la chirurgie mini-invasive », explique Arianna Menciassi.

Nous avons développé des capsules pour la surveillance gastro-intestinale et des systèmes magnétiques pour une opération à distance en chirurgie.

Dans le cadre d'une école doctorale, nous avons eu l'idée de penser les capsules comme des navettes pouvant alimenter des organes internes artificiels, afin de traiter des maladies chroniques extrêmement importantes.

Le financement de la Région Toscane nous a permis d'atteindre ces résultats encourageants.

Infusion intrapéritonéale d'insuline : le robot est implanté chirurgicalement dans l'espace extrapéritonéal abdominal et interfacé avec l'intestin

Il a les caractéristiques d'une pompe capable de délivrer de l'insuline avec une grande précision.

Lorsque le réservoir de la pompe passe « en réserve », une pilule ingérable aura pour tâche de le reconstituer grâce à un système spécial de couplage et de transfert du médicament de la pilule au réservoir du robot.

Les pilules, avalées normalement, traversent le tractus intestinal jusqu'à une zone « d'accueil » dans une anse de l'intestin.

Un mécanisme magnétique est activé pour capturer la capsule, aspirer l'insuline et remplir le réservoir.

À ce stade, le mécanisme magnétique est désactivé et la capsule vide reprend son chemin vers l'expulsion normale.

Associée à un capteur de glucose et à un algorithme de contrôle, la pompe libère de l'insuline aux moments et dans les quantités nécessaires à une bonne régulation glycémique, fonctionnant ainsi comme le premier pancréas artificiel entièrement implantable.

Ce dispositif a été nommé PILLSID (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) et est actuellement validé au niveau préclinique.

Ce système », explique Veronica Iacovacci, boursière postdoctorale à l'Institute of BioRobotics et auteur principal de l'étude, « est une avancée significative dans le domaine des systèmes et dispositifs robotiques entièrement implantables pour l'administration contrôlée de médicaments.

Les résultats obtenus au niveau préclinique sont extrêmement encourageants et d'une grande importance tant d'un point de vue technologique que clinique.

Un tel dispositif pourrait permettre dans le futur de développer le premier pancréas artificiel totalement implantable et pourrait également être utilisé dans le traitement d'autres maladies chroniques et aiguës affectant les organes intrapéritonéaux.

Quelles sont les prochaines étapes pour parvenir à la pratique clinique de la perfusion intrapéritonéale d'insuline ?

Ils impliqueront une ingénierie minutieuse du système, une amélioration de l'étanchéité de l'implant et des interfaces avec les tissus du patient, et enfin une validation préclinique à long terme pour évaluer les bénéfices du système robotique dans le traitement des maladies chroniques.

Le système a été conçu et développé grâce à l'expertise en robotique médicale et en bio-ingénierie de l'Istituto di BioRobotica de la Scuola Sant'Anna.

Le protocole préclinique, l'implantation du robot et le processus de contrôle de la glycémie sont le résultat d'une intense collaboration avec les départements du domaine médical de l'Université de Pise et de l'Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.

Emanuele Federico Kauffmann et Fabio Vistoli, chercheurs à l'Université de Pise et chirurgiens à l'Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, qui sont responsables de la validation préclinique du nouveau dispositif, déclarent : « La collaboration multidisciplinaire consolidée entre ingénieurs, médecins et chirurgiens de trois des plus importantes institutions académiques et de santé de Pise a permis de réaliser rapidement l'application expérimentale d'un dispositif original basé sur un principe d'application potentiellement utilisable dans de nombreux domaines cliniques au-delà des tests spécifiques réalisés pour traiter le diabète sucré.

Les résultats enregistrés sont si encourageants que nous espérons pouvoir atteindre le stade de l'application clinique complète chez l'homme tout aussi rapidement, après une nouvelle phase de développement et de raffinement ».

Stefano Del Prato, professeur au Département de médecine clinique et expérimentale de l'Université de Pise et directeur de l'OU des maladies métaboliques et de la diabétologie de l'AOUP, qui a participé à la recherche avec le Dr Michele Aragona, commente : « Cette année est la centenaire de la découverte de l'insuline, une étape fondamentale dans l'histoire de la médecine et un tournant dans la prise en charge des personnes atteintes de diabète.

Cependant, l'insulinothérapie est complexe : elle nécessite de multiples injections sous-cutanées d'insuline et un ajustement minutieux de la posologie en fonction de nombreuses mesures de la glycémie.

Dès le début, la recherche a donc tenté de trouver des solutions pour faciliter la vie des personnes atteintes de diabète et contrôler plus efficacement la maladie.

L'idée d'un pancréas artificiel a été développée il y a 50 ans et certains modèles sont désormais proches de l'utilisation clinique.

Mais la collaboration entre la Scuola Superiore Sant'Anna, l'Université de Pise et l'Azienda Ospedaliera ouvre des horizons encore plus larges et plus prometteurs pour offrir un avenir meilleur aux nombreuses personnes diabétiques traitées à l'insuline, précisément à l'occasion de ce centenaire historique ”.

DÉTAILS DE L'ÉTUDE

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 dispositif entièrement implantable pour l'administration de médicaments par voie intrapéritonéale rechargé par des capsules ingérables, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);

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La source:

Lycée Sant'Anna

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