هل يجب عليك الركض إلى الحمام الآن؟ أو يمكنك الاحتفاظ بها حتى تصل إلى المنزل؟ قد تؤدي عملية زرع جديدة وتطبيق الهاتف الذكي المرتبط بها في يوم من الأيام إلى إزالة التخمين من المعادلة.
قام باحثون من جامعة نورث وسترن بتطوير غرسة جديدة ناعمة ومرنة وخالية من البطاريات يتم ربطها بجدار المثانة لاستشعار الامتلاء. ثم، لاسلكيًا -؛ وفي نفس الوقت -؛ ينقل البيانات إلى تطبيق الهاتف الذكي، حتى يتمكن المستخدمون من مراقبة امتلاء المثانة في الوقت الفعلي.
وستنشر الدراسة الأسبوع المقبل في مجلة وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS). إنه يمثل المثال الأول لجهاز استشعار إلكتروني حيوي يتيح المراقبة المستمرة لوظيفة المثانة لفترة طويلة.
في حين أن هذا الجهاز الجديد ليس ضروريًا بالنسبة للشخص العادي، إلا أنه يمكن أن يغير قواعد اللعبة بالنسبة للأشخاص المصابين بالشلل أو السنسنة المشقوقة أو سرطان المثانة أو مرض المثانة في المرحلة النهائية -؛ حيث غالبًا ما تتعرض وظيفة المثانة للخطر، وقد تكون هناك حاجة لعملية جراحية لإعادة بناء المثانة. يمكن لنظام الاستشعار أيضًا أن يمكّن الأطباء من مراقبة مرضاهم عن بعد وبشكل مستمر ليكونوا أكثر استنارة -؛ وأسرع -؛ قرارات العلاج.
"إذا تضررت أعصاب المثانة نتيجة لعملية جراحية أو بسبب مرض مثل السنسنة المشقوقة، فغالبًا ما يفقد المريض الإحساس ولا يدرك أن المثانة ممتلئة"، كما قال غييرمو أمير من جامعة نورث وسترن، والذي شارك في قيادة العمل. "لإفراغ المثانة، غالبًا ما يضطرون إلى استخدام القسطرة، وهي غير مريحة ويمكن أن تؤدي إلى التهابات مؤلمة. نريد التخلص من استخدام القسطرة وتجاوز إجراءات مراقبة وظائف المثانة الحالية، والتي تعتبر شديدة التدخل وغير سارة للغاية ويجب إجراؤها في المستشفى أو في بيئة سريرية.
أمير هو خبير في الهندسة التجديدية، وهو أستاذ دانييل هيل ويليامز للهندسة الطبية الحيوية في كلية ماكورميك للهندسة بجامعة نورث وسترن وأستاذ الجراحة في كلية الطب بجامعة نورث وسترن فاينبرج. كما أنه يدير مركز الهندسة التجديدية المتقدمة وبرنامج التدريب على الهندسة التجديدية قبل الدكتوراه، الذي تموله المعاهد الوطنية للصحة.
شارك أمير في قيادة الدراسة مع جون أ. روجرز وأرون شارما من جامعة نورث وسترن. رائد الإلكترونيات الحيوية، روجرز هو أستاذ لويس سيمبسون وكيمبرلي كويري لعلوم وهندسة المواد، والهندسة الطبية الحيوية وجراحة الأعصاب في ماكورميك وفاينبرج. كما أنه يدير معهد Querrey Simpson للإلكترونيات الحيوية. شارما هو أستاذ مشارك في طب المسالك البولية في فاينبرج والهندسة الطبية الحيوية في ماكورميك. وهو أيضًا مدير الطب التجديدي للمسالك البولية لدى الأطفال في معهد ستانلي مان لأبحاث الأطفال في مستشفى آن وروبرت إتش. لوري للأطفال في شيكاغو.
طريقة العمل والنتائج الأولية
بسبب مشاكل في الأعصاب أو الدماغ أو الحبل الشوكي، يعاني ملايين الأمريكيين من خلل وظيفي في المثانة. يمكن أن تنشأ هذه المشكلات من العيوب الخلقية مثل السنسنة المشقوقة -؛ حيث يولد الشخص بعمود فقري تالف -؛ أو الإصابات المؤلمة التي لحقت بهم في أي وقت من الحياة. عندما يترك دون علاج، يمكن أن يسبب الخلل الشديد في المثانة التهابات روتينية ومشاكل في التبول، مما يؤدي في النهاية إلى تلف الكلى، مما يؤثر على الجسم بأكمله. إن تمكين الأطباء من مراقبة مرضاهم عن بعد يمكن أن يتيح تدخلات أسرع.
لمراقبة المثانة، يشتمل الجهاز الجديد على أجهزة استشعار متعددة تعمل معًا لقياس عامل واحد بسيط: الإجهاد. عندما تمتلئ المثانة، فإنها تتوسع. كلما أصبحت المثانة ممتلئة، كلما تمددت أكثر. يسحب هذا التمدد الجهاز المرن للإشارة إلى الإجهاد. وبالمثل، عندما تفرغ المثانة، فإنها تنقبض، مما يخفف الضغط عليها. نظرًا لأن المستشعرات تكتشف مستويات مختلفة من الضغط، يستخدم الجهاز تقنية Bluetooth المدمجة لنقل هذه المعلومات إلى هاتف ذكي أو جهاز لوحي.
والتقدم الرئيسي هنا هو تطوير مقاييس الضغط فائقة النعومة والرفيعة للغاية والقابلة للتمدد والتي يمكنها لف السطح الخارجي للمثانة بلطف، دون فرض أي قيود ميكانيكية على سلوكيات التعبئة والإفراغ الطبيعية.
جون أ. روجرز، جامعة نورث وسترن
وفي الدراسات التي أجريت على الحيوانات الصغيرة، نجح النظام في تقديم قياسات في الوقت الفعلي لملء المثانة وإفراغها لمدة 30 يومًا. وبعد ذلك، وفي دراسة أجريت على الرئيسيات غير البشرية، نجح النظام في توصيل المعلومات لمدة ثمانية أسابيع. وأثبت الباحثون أيضًا أن المستشعرات حساسة بدرجة كافية لاكتشاف الإجهاد الناتج عن الكميات المنخفضة جدًا من البول.
وقال أمير: "هذا العمل هو الأول من نوعه الذي يتم تطويره للاستخدام البشري". "لقد أظهرنا الوظيفة المحتملة لهذه التكنولوجيا على المدى الطويل. واعتمادًا على حالة الاستخدام، يمكننا تصميم التكنولوجيا بحيث تبقى بشكل دائم داخل الجسم أو تذوب دون ضرر بعد أن يتعافى المريض تمامًا.
تجديد المثانة واستعادة وظيفتها
وعلى الرغم من أن التكنولوجيا الجديدة مفيدة في حد ذاتها، إلا أن أمير يعتبرها أحد مكونات نظام متكامل تمامًا لاستعادة وظيفة المثانة.
في الشهر الماضي فقط، قدم أمير وشارما "رقعة المثانة" الاصطناعية المرنة القابلة للتحلل والتي تم نشرها في PNAS Nexus. مزروعة بالخلايا الجذعية الخاصة بالمريض، "الرقعة" القائمة على السترات -؛ يشار إليها باسم سقالة مؤيدة للتجدد (PRS) -؛ تمكن الجراح من إعادة بناء المثانة أو إعادة بنائها دون الحاجة إلى قطع الأنسجة المعوية، وهو المعيار السريري الحالي لهذه الجراحة. "الرقعة"، التي تتوسع وتتقلص مع أنسجة المثانة الأصلية، تدعم هجرة خلايا المثانة ونموها. ثم يذوب ببطء، تاركًا وراءه أنسجة المثانة الجديدة. وأثبت الباحثون أن الأنسجة الجديدة ظلت فعالة طوال فترة الدراسة التي استمرت عامين.
وقال أمير: "نحن نعمل على دمج تقنية تجديد المثانة لدينا مع تقنية مراقبة المثانة اللاسلكية الجديدة لاستعادة وظيفة المثانة ومراقبة عملية التعافي بعد الجراحة". "هذا العمل يقربنا من حقيقة أنظمة التجديد الذكية، وهي أجهزة قابلة للزرع ومؤيدة للتجديد وقادرة على فحص بيئتها الدقيقة، والإبلاغ لاسلكيًا عن تلك النتائج خارج الجسم (للمريض أو مقدم الرعاية أو الشركة المصنعة) وتمكينها عند الطلب أو البرمجة. الاستجابات لتغيير المسار وتحسين أداء الجهاز أو سلامته.
وقال شارما: "تمثل هذه التكنولوجيا تقدما كبيرا، حيث لا توجد حاليا أي أساليب أخرى تعتمد على هندسة الأنسجة متاحة لهؤلاء المرضى". "أنا واثق من أن هذا سيساعد على تحسين نوعية الحياة للعديد من المرضى الذين سيكونون الآن قادرين على تجنب استخدام الأنسجة المعوية ومضاعفاتها التي لا تعد ولا تحصى."
التالى:التبول عند الطلب
يواصل أمير العمل مع روجرز وشارما لبناء وظائف جديدة في النظام. إنهم يستكشفون حاليًا الطرق التي يمكن من خلالها للزرع أن يحفز المثانة للحث على التبول عند الطلب.
وقال أمير: "بالإضافة إلى مراقبة عملية التعبئة، سيتمكن التطبيق من إرسال تحذيرات للمريض ثم توجيهه إلى مواقع أقرب دورات المياه". "وفي يوم من الأيام أيضًا، سيتمكن المرضى من تحفيز التبول، عند الطلب، من خلال هواتفهم الذكية."
أمير وشارما وروجرز هم أعضاء في معهد سيمبسون كويري لتقنية النانو الحيوية. أمير وروجرز هما أيضًا عضوان في معهد كيمياء العمليات الحياتية والمعهد الدولي لتقنية النانو. وروجرز هو عضو في مركز روبرت إتش لوري الشامل للسرطان بجامعة نورث وسترن.
تم دعم الدراسة، "نظام إلكتروني حيوي لاسلكي قابل للزرع لمراقبة وظيفة المثانة البولية بعد الشفاء الجراحي"، من قبل المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى والمعهد الوطني للتصوير الطبي الحيوي والهندسة الحيوية.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx
