Wszczepiane roboty i kapsułki magnetyczne: nowa granica wlewu insuliny u diabetyków
Dootrzewnowa infuzja insuliny u pacjentów z cukrzycą: dzięki badaniu będącemu wynikiem współpracy Instytutu BioRobotyki Scuola Superiore Sant'Anna, Wydziałów Obszaru Medycznego Uniwersytetu w Pizie i Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, wszczepialny system robotyczny opracowany (pierwszy na świecie o takich właściwościach) zdolny do dootrzewnowego wlewu insuliny u pacjentów z cukrzycą
Dootrzewnowa infuzja insuliny u pacjentów z cukrzycą: badanie opublikowane w czasopiśmie Science Robotics otwiera nowe scenariusze leczenia choroby, która dotyka miliony ludzi na całym świecie
Urządzenie składa się z niewielkiego systemu, który można wszczepić do organizmu człowieka i połączyć z jelitem, aby działał jak pompa insulinowa, oraz pigułek do spożycia, wypełnionych insuliną, które mogą naładować urządzenie, gdy zbiornik pompy się wyczerpie.
Urządzenie jest alternatywą dla obecnych strategii kontroli stężenia glukozy we krwi opartych na wielokrotnych wstrzyknięciach podskórnych lub noszonych na sobie infuzjach.
Pozwala to uniknąć użycia portów dostępowych, cewników, igieł i strzykawek.
System opracowany przez badaczy koordynowanych przez Ariannę Menciassi, zastępcę rektora Scuola Superiore Sant'Anna, a także umożliwiający terapię miejscową i infuzję fizjologiczną może być bardzo przydatny dla osób z cukrzycą typu 1, szczególnie tych, którzy muszą kilkakrotnie przyjmować insulinę. razy dziennie.
„Pracujemy od jakiegoś czasu w robotyce na potrzeby terapii i minimalnie inwazyjnej chirurgii”, wyjaśnia Arianna Menciassi.
Opracowaliśmy kapsułki do monitorowania przewodu pokarmowego oraz systemy magnetyczne do zdalnej obsługi w chirurgii.
W ramach studiów doktoranckich wpadliśmy na pomysł, by myśleć o kapsułkach jako promach, które mogłyby zasilać sztuczne narządy wewnętrzne, by leczyć niezwykle ważne choroby przewlekłe.
Finansowanie z regionu Toskanii umożliwiło nam osiągnięcie tych zachęcających wyników.
Dootrzewnowa infuzja insuliny: robot jest chirurgicznie wszczepiany w brzuszną przestrzeń pozaotrzewnową i połączony z jelitem
Posiada właściwości pompy zdolnej do dostarczania insuliny z dużą precyzją.
Gdy zbiornik pompy przejdzie „do rezerwy”, przyjmowana do spożycia pigułka będzie miała za zadanie uzupełnienie jej poprzez specjalny system łączenia i przenoszenia leku z pigułki do zbiornika robota.
Tabletki, połykane normalnie, przechodzą przez przewód pokarmowy do obszaru „dokowania” w pętli jelita.
Aktywowany jest mechanizm magnetyczny, który wychwytuje kapsułkę, zasysa insulinę i napełnia zbiornik.
W tym momencie mechanizm magnetyczny zostaje dezaktywowany, a pusta kapsułka powraca do normalnego wydalania.
W połączeniu z czujnikiem glukozy i algorytmem sterującym pompa będzie uwalniać insulinę w godzinach i ilościach niezbędnych do prawidłowej regulacji glikemii, dzięki czemu będzie pierwszą w pełni wszczepialną sztuczną trzustką.
To urządzenie zostało nazwane PILLSID (PIL-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) i zostało obecnie zwalidowane na poziomie przedklinicznym.
Ten system” – wyjaśnia Veronica Iacovacci, stypendystka Instytutu BioRobotyki i główna autorka badania – „jest znaczącym krokiem naprzód w dziedzinie w pełni wszczepialnych systemów robotycznych i urządzeń do kontrolowanego dostarczania leków.
Wyniki uzyskane na poziomie przedklinicznym są niezwykle zachęcające i mają ogromne znaczenie zarówno z technologicznego, jak i klinicznego punktu widzenia.
Urządzenie tego typu mogłoby w przyszłości umożliwić opracowanie pierwszej całkowicie wszczepialnej sztucznej trzustki, a także mogłoby znaleźć zastosowanie w leczeniu innych przewlekłych i ostrych schorzeń narządów wewnątrzotrzewnowych.
Jakie są kolejne kroki, aby osiągnąć praktykę kliniczną w dootrzewnowym wlewie insuliny?
Obejmą one staranną inżynierię systemu, poprawę wodoszczelności implantu i interfejsów z tkankami pacjenta, a wreszcie długoterminową walidację przedkliniczną w celu oceny korzyści systemu zrobotyzowanego w leczeniu chorób przewlekłych”.
System został zaprojektowany i opracowany dzięki wiedzy z zakresu robotyki medycznej i bioinżynierii Istituto di BioRobotica w Scuola Sant'Anna.
Protokół przedkliniczny, implantacja robota i proces kontroli stężenia glukozy we krwi są wynikiem intensywnej współpracy z Wydziałami Medycyny Uniwersytetu w Pizie i Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
Emanuele Federico Kauffmann i Fabio Vistoli, naukowcy z Uniwersytetu w Pizie i chirurdzy z Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, którzy są odpowiedzialni za przedkliniczną walidację nowego urządzenia, mówią: „Skonsolidowana multidyscyplinarna współpraca pomiędzy inżynierami, lekarzami i chirurgami z trzech najważniejszych instytucji akademickich i opieki zdrowotnej w Pizie umożliwiło szybkie osiągnięcie eksperymentalnego zastosowania oryginalnego urządzenia opartego na zasadzie zastosowania, które może potencjalnie znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach klinicznych poza specyficznymi testami przeprowadzanymi w leczeniu cukrzycy.
Zarejestrowane wyniki są tak zachęcające, że spodziewamy się, że po kolejnej fazie rozwoju i udoskonalania będziemy w stanie osiągnąć etap pełnego klinicznego zastosowania u ludzi równie szybko, jak to możliwe”.
Stefano Del Prato, profesor na Wydziale Medycyny Klinicznej i Doświadczalnej Uniwersytetu w Pizie oraz dyrektor OU Chorób Metabolicznych i Diabetologii AOUP, który brał udział w badaniach z dr Michele Aragoną, komentuje: „Ten rok jest stulecie odkrycia insuliny, fundamentalny etap w historii medycyny i punkt zwrotny w leczeniu osób z cukrzycą.
Jednak insulinoterapia jest złożona: wymaga wielokrotnych podskórnych wstrzyknięć insuliny i starannego dostosowania dawki w oparciu o liczne pomiary poziomu glukozy we krwi.
Dlatego od samego początku w badaniach starano się znaleźć rozwiązania ułatwiające życie osobom z cukrzycą i skuteczniejsze kontrolowanie choroby.
Pomysł sztucznej trzustki powstał 50 lat temu, a niektóre modele są obecnie bliskie zastosowania klinicznego.
Ale współpraca między Scuola Superiore Sant'Anna, Uniwersytetem w Pizie i Azienda Ospedaliera otwiera jeszcze szersze i bardziej obiecujące horyzonty, aby zaoferować lepszą przyszłość wielu osobom z cukrzycą leczonych insuliną, właśnie z okazji tego historycznego stulecia ”.
SZCZEGÓŁY BADANIA
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, W pełni wszczepialne urządzenie do dootrzewnowego dostarczania leków napełniane kapsułkami do spożycia, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
Czytaj także:
Covid może prowadzić do cukrzycy: włosko-amerykańskie badanie dotyczące „metabolizmu w naturze”