이식 가능한 로봇과 자기 캡슐: 당뇨병 환자에서 인슐린 주입의 새로운 지평

당뇨병 환자의 복강 내 인슐린 주입: Scuola Superiore Sant'Anna의 BioRobotics 연구소, Pisa 대학의 의료 분야 부서 및 Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana 간의 협력으로 얻은 연구 덕분에 이식 가능한 로봇 시스템이 당뇨병 환자의 복강 내 인슐린 주입이 가능한 개발(이러한 특성을 가진 세계 최초)

당뇨병 환자의 복강 내 인슐린 주입: Science Robotics 저널에 게재된 이 연구는 전 세계 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치는 질병 치료의 새로운 시나리오를 제시합니다.

이 장치는 인체에 ​​이식할 수 있고 장과 연결되어 인슐린 펌프 역할을 할 수 있는 작은 시스템과 펌프의 저장소가 바닥났을 때 장치를 재충전할 수 있는 인슐린이 로드된 섭취 가능한 알약으로 구성됩니다.

이 장치는 반복적인 피하 주사 또는 웨어러블 인퓨저를 기반으로 하는 현재 혈당 조절 전략의 대안입니다.

이것은 접근 포트, 카테터, 바늘 및 주사기의 사용을 우회합니다.

Scuola Superiore Sant'Anna의 부총장인 Arianna Menciassi가 조정한 연구원들이 개발한 시스템은 국소 치료 및 생리학적 주입을 허용할 뿐만 아니라 제1형 당뇨병 환자, 특히 인슐린을 여러 번 복용해야 하는 사람들에게 매우 유용할 수 있습니다. 하루에 몇 번.

Arianna Menciassi는 "우리는 치료 및 최소 침습 수술을 위한 로봇 공학 분야에서 한동안 일해 왔습니다.

우리는 위장 모니터링을 위한 캡슐과 수술에서 원격 조작을 위한 자기 시스템을 개발했습니다.

박사 과정의 일환으로 우리는 캡슐을 인공 내장 기관에 공급하여 매우 중요한 만성 질환을 치료할 수 있는 셔틀로 생각하는 아이디어를 생각해 냈습니다.

투스카니 지역의 자금 지원 덕분에 이러한 고무적인 결과를 얻을 수 있었습니다.

복강 내 인슐린 주입: 로봇을 복부 복강 외 공간에 외과적으로 이식하고 장과 인터페이스합니다.

높은 정밀도로 인슐린을 전달할 수 있는 펌프의 특성을 가지고 있습니다.

펌프의 저장소가 "예비 상태"가 되면 섭취 가능한 알약은 특수 시스템을 통해 보충하고 알약에서 로봇의 저장소로 약물을 전달하는 작업을 수행합니다.

정상적으로 삼킨 알약은 장관을 통과하여 장의 고리에 있는 '도킹' 영역으로 이동합니다.

캡슐을 캡처하고 인슐린을 흡입하고 저장소를 채우기 위해 자기 메커니즘이 활성화됩니다.

이 시점에서 자기 메커니즘이 비활성화되고 빈 캡슐은 정상적인 배출 경로를 재개합니다.

포도당 센서 및 제어 알고리즘과 결합된 펌프는 적절한 혈당 조절에 필요한 시간과 양으로 인슐린을 방출하여 최초의 완전 이식형 인공 췌장으로 기능합니다.

이 장치는 PILLSID(복강내 전달을 위한 PILLXNUMX 재충전 이식 시스템)로 명명되었으며 현재 전임상 수준에서 검증되었습니다.

이 시스템은 BioRobotics 연구소의 박사후 연구원이자 이번 연구의 주저자인 Veronica Iacovacci가 설명합니다.

전임상 수준에서 얻은 결과는 매우 고무적이며 기술적 및 임상적 관점에서 매우 중요합니다.

이러한 유형의 장치는 미래에 최초의 완전 이식형 인공 췌장을 개발하는 것을 가능하게 할 수 있으며 또한 복강 내 장기에 영향을 미치는 다른 만성 및 급성 질환의 치료에도 사용될 수 있습니다.

복강 내 인슐린 주입에서 임상 실습을 달성하기 위한 다음 단계는 무엇입니까?

여기에는 시스템의 세심한 엔지니어링, 임플란트의 수밀성 및 환자 조직과의 인터페이스 개선, 마지막으로 만성 질환 치료에서 로봇 시스템의 이점을 평가하기 위한 장기 전임상 검증이 포함됩니다.”

이 시스템은 Scuola Sant'Anna의 Istituto di BioRobotica의 의료 로봇 공학 및 생명 공학 전문 지식 덕분에 설계 및 개발되었습니다.

전임상 프로토콜, 로봇 이식 및 혈당 조절 과정은 피사 대학의 의료 분야 부서와 Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana와의 긴밀한 협력의 결과입니다.

Emanuele Federico Kauffmann과 Fabio Vistoli(피사 대학의 연구원 및 Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana의 외과의사)는 새로운 장치의 전임상 검증을 담당하고 있습니다. 피사에서 가장 중요한 학술 및 의료 기관 중 하나는 당뇨병 치료를 위해 수행되는 특정 테스트를 넘어 많은 임상 분야에서 잠재적으로 사용될 수 있는 응용 원리를 기반으로 독창적인 장치의 실험적 응용을 신속하게 달성할 수 있게 했습니다.

기록된 결과는 매우 고무적이어서 개발 및 개선의 추가 단계를 거친 후 인간에게 완전한 임상 적용 단계에 신속하게 도달할 수 있을 것으로 기대합니다.”

Michele Aragona 박사와 함께 연구에 참여한 AOUP의 대사 질환 및 당뇨병학 OU의 이사이자 피사 대학의 임상 및 실험 의학과 교수인 스테파노 델 프라토(Stefano Del Prato)는 다음과 같이 말했습니다. 인슐린 발견 XNUMX주년, 의학 역사의 기본 단계이자 당뇨병 환자 치료의 전환점.

그러나 인슐린 요법은 복잡합니다. 인슐린을 여러 번 피하 주사하고 혈당 수치를 여러 번 측정하여 신중하게 용량을 조절해야 합니다.

따라서 초기부터 연구는 당뇨병 환자의 삶을 더 쉽게 만들고 질병을 더 효과적으로 통제할 수 있는 솔루션을 찾으려고 노력했습니다.

인공 췌장에 대한 아이디어는 50년 전에 개발되었으며 일부 모델은 현재 임상에 가깝습니다.

그러나 Scuola Superiore Sant'Anna, University of Pisa 및 Azienda Ospedaliera 간의 협력은 바로 이 역사적인 XNUMX주년을 기념하여 인슐린 치료를 받는 많은 당뇨병 환자들에게 더 나은 미래를 제공할 수 있는 훨씬 더 넓고 유망한 지평을 열어줍니다. ".

연구 세부 사항

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, 섭취 가능한 캡슐로 리필된 복강 내 약물 전달을 위한 완전 이식형 장치, Science Robotics 6, eabh3328(2021);

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출처:

스쿠올라 수페리어 산타나

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