Robôs implantáveis e cápsulas magnéticas: a nova fronteira da infusão de insulina em diabéticos
Infusão intraperitoneal de insulina em pacientes diabéticos: graças a um estudo resultante da colaboração entre o Instituto de BioRobótica da Scuola Superiore Sant'Anna, os Departamentos de Área Médica da Universidade de Pisa e a Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, um sistema robótico implantável tem foi desenvolvido (o primeiro no mundo com essas características) capaz de infundir insulina por via intraperitoneal em pacientes diabéticos
Infusão intraperitoneal de insulina em pacientes diabéticos: o estudo, publicado na revista Science Robotics, abre novos cenários no tratamento de uma doença que afeta milhões de pessoas em todo o mundo
O dispositivo consiste em um pequeno sistema que pode ser implantado no corpo humano e ter interface com o intestino para atuar como uma bomba de insulina, e pílulas ingeríveis carregadas com insulina que podem recarregar o dispositivo quando o reservatório da bomba se esgota.
O dispositivo é uma alternativa às estratégias atuais de controle de glicose no sangue com base em injeções subcutâneas repetidas ou infusores vestíveis.
Isso evita o uso de portas de acesso, cateteres, agulhas e seringas.
O sistema desenvolvido por pesquisadores coordenados por Arianna Menciassi, vice-reitora adjunta da Scuola Superiore Sant'Anna, além de permitir terapia localizada e infusão fisiológica pode ser muito útil para pessoas com diabetes tipo 1, principalmente aquelas que precisam tomar insulina vários. vezes por dia.
“Trabalhamos há algum tempo com robótica para terapia e cirurgia minimamente invasiva”, explica Arianna Menciassi.
Desenvolvemos cápsulas para monitoramento gastrointestinal e sistemas magnéticos para operação remota em cirurgia.
Como parte de um curso de doutorado, tivemos a ideia de pensar nas cápsulas como lançadeiras que abasteciam órgãos internos artificiais, para tratar doenças crônicas de extrema importância.
O financiamento da região da Toscana nos permitiu alcançar esses resultados encorajadores.
Infusão de insulina intraperitoneal: o robô é implantado cirurgicamente no espaço extraperitoneal abdominal e conectado ao intestino
Possui as características de uma bomba capaz de fornecer insulina com alta precisão.
Quando o reservatório da bomba entra em “reserva”, um comprimido ingerível terá a tarefa de reabastecê-lo por meio de um sistema especial de acoplamento e transferência do medicamento da pílula para o reservatório do robô.
Os comprimidos, engolidos normalmente, passam pelo trato intestinal para uma área de "encaixe" em uma alça do intestino.
Um mecanismo magnético é ativado para capturar a cápsula, sugar a insulina e encher o reservatório.
Nesse ponto, o mecanismo magnético é desativado e a cápsula vazia retoma seu caminho para a expulsão normal.
Combinado com um sensor de glicose e um algoritmo de controle, a bomba irá liberar insulina nos momentos e nas quantidades necessárias para a regulação glicêmica adequada, funcionando assim como o primeiro pâncreas artificial totalmente implantável.
Este dispositivo foi denominado PILLSID (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) e, no momento, foi validado em um nível pré-clínico.
Este sistema ”, explica Veronica Iacovacci, pós-doutorado no Instituto de BioRobótica e principal autora do estudo,“ é um avanço significativo no campo de sistemas robóticos totalmente implantáveis e dispositivos para entrega controlada de medicamentos.
Os resultados obtidos a nível pré-clínico são extremamente encorajadores e de grande importância tanto do ponto de vista tecnológico como clínico.
Um dispositivo desse tipo poderia possibilitar no futuro o desenvolvimento do primeiro pâncreas artificial totalmente implantável e também poderia ser usado no tratamento de outras doenças crônicas e agudas que afetam os órgãos intraperitoneais.
Quais são os próximos passos para alcançar a prática clínica em infusão de insulina intraperitoneal?
Eles envolverão engenharia cuidadosa do sistema, melhoria da estanqueidade do implante e interfaces com os tecidos do paciente e, finalmente, validação pré-clínica de longo prazo para avaliar os benefícios do sistema robótico no tratamento de doenças crônicas. ”
O sistema foi projetado e desenvolvido graças à expertise em robótica médica e bioengenharia do Istituto di BioRobotica da Scuola Sant'Anna.
O protocolo pré-clínico, a implantação do robô e o processo de controle da glicemia são o resultado de uma intensa colaboração com os Departamentos da Área Médica da Universidade de Pisa e da Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana.
Emanuele Federico Kauffmann e Fabio Vistoli, pesquisadores da Universidade de Pisa e cirurgiões da Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana, responsáveis pela validação pré-clínica do novo dispositivo, afirmam: “A colaboração multidisciplinar consolidada entre engenheiros, médicos e cirurgiões de três das mais importantes instituições acadêmicas e de saúde em Pisa tornou possível alcançar rapidamente a aplicação experimental de um dispositivo original baseado em um princípio de aplicação que pode ser usado em muitos campos clínicos além dos testes específicos realizados para tratar o diabetes mellitus.
Os resultados registrados são tão animadores que esperamos poder atingir o estágio de aplicação clínica plena em humanos com a mesma rapidez, após uma nova fase de desenvolvimento e refinamento ”.
Stefano Del Prato, professor do Departamento de Medicina Clínica e Experimental da Universidade de Pisa e diretor da OU de Doenças Metabólicas e Diabetologia da AOUP, que participou da pesquisa com a Dra. Michele Aragona, comenta: “Este ano é o centenário da descoberta da insulina, etapa fundamental na história da medicina e ponto de viragem no tratamento das pessoas com diabetes.
No entanto, a terapia com insulina é complexa: requer múltiplas injeções subcutâneas de insulina e ajuste cuidadoso da dosagem com base em várias medições dos níveis de glicose no sangue.
Portanto, desde o início, a pesquisa tentou encontrar soluções para tornar a vida mais fácil para as pessoas com diabetes e controlar a doença de forma mais eficaz.
A ideia de um pâncreas artificial foi desenvolvida há 50 anos e alguns modelos já estão próximos do uso clínico.
Mas a colaboração entre a Scuola Superiore Sant'Anna, a Universidade de Pisa e a Azienda Ospedaliera abre horizontes ainda mais amplos e promissores para oferecer um futuro melhor a tantas pessoas com diabetes tratadas com insulina, justamente por ocasião deste histórico centenário ”.
DETALHES DO ESTUDO
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, Um dispositivo totalmente implantável para administração intraperitoneal de drogas recarregadas por cápsulas ingeríveis, Science Robotics 6, eabh3328 (2021);
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