Pitäisikö sinun juosta vessaan? Vai voitko pitää sitä, kunnes tulet kotiin? Uusi implantti ja siihen liittyvä älypuhelinsovellus saattavat joskus poistaa arvauksen yhtälöstä.

Northwestern Universityn tutkijat ovat kehittäneet uuden pehmeän, joustavan, paristottoman implantin, joka kiinnittyy rakon seinämään täytön aistimiseksi. Sitten se langattomasti -; ja samanaikaisesti -; siirtää dataa älypuhelinsovellukseen, joten käyttäjät voivat seurata virtsarakon täyteyttä reaaliajassa.

Tutkimus julkaistaan ​​ensi viikolla Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS). Se on ensimmäinen esimerkki bioelektronisesta anturista, joka mahdollistaa virtsarakon toiminnan jatkuvan seurannan pitkän ajan.

Vaikka tämä uusi laite on tarpeeton tavallisille ihmisille, se voi olla pelin muuttaja ihmisille, joilla on halvaus, spina bifida, virtsarakon syöpä tai loppuvaiheen virtsarakon sairaus -; joissa virtsarakon toiminta on usein heikentynyt ja virtsarakon jälleenrakennusleikkaus saattaa olla tarpeen. Anturijärjestelmä voi myös antaa kliinikoille mahdollisuuden seurata potilaitaan etänä ja jatkuvasti saadakseen enemmän tietoa -; ja nopeammin -; hoitopäätökset.

"Jos virtsarakon hermot ovat vaurioituneet leikkauksesta tai sairaudesta, kuten spina bifidasta, potilas menettää usein tuntonsa eikä tiedä, että hänen rakkonsa on täynnä", sanoi Northwesternin Guillermo A. Ameer, joka johti työtä. ”Virtsarakon tyhjentämiseksi he joutuvat usein käyttämään katetreja, jotka ovat epämiellyttäviä ja voivat johtaa tuskallisiin infektioihin. Haluamme poistaa katetrien käytön ja ohittaa virtsarakon toiminnan seurantatoimenpiteet, jotka ovat erittäin invasiivisia, erittäin epämiellyttäviä ja jotka on tehtävä sairaalassa tai kliinisessä ympäristössä.

Regeneratiivisen tekniikan asiantuntija Ameer on Daniel Hale Williamsin biolääketieteen tekniikan professori Northwesternin McCormick School of Engineeringissä ja kirurgian professori Northwesternin yliopiston Feinbergin lääketieteellisessä tiedekunnassa. Hän johtaa myös Center for Advanced Regenerative Engineering -keskusta ja tohtorikoulutusta edeltävää regeneratiivisen tekniikan koulutusohjelmaa, jota rahoittavat National Institutes of Health.

Ameer johti tutkimusta yhdessä Northwesternin John A. Rogersin ja Arun Sharman kanssa. Bioelektroniikan edelläkävijä Rogers on Louis Simpsonin ja Kimberly Querreyn materiaalitieteen ja tekniikan, biolääketieteen tekniikan ja neurologisen kirurgian professori McCormickissa ja Feinbergissä. Hän johtaa myös Querrey Simpson Institute for Bioelectronics -instituuttia. Sharma on urologian apulaisprofessori Feinbergissä ja biolääketieteen tekniikan professori McCormickissa. Hän on myös lasten urologisen regeneratiivisen lääketieteen johtaja Stanley Manne Children's Research Institutessa Chicagon Ann & Robert H. Lurien lastensairaalassa. 

Miten se toimii ja ensimmäiset tulokset

Miljoonat amerikkalaiset kärsivät hermo-, aivo- tai selkäytimen ongelmien vuoksi toimintahäiriöistä. Nämä ongelmat voivat johtua synnynnäisistä vaurioista, kuten spina bifida -; jossa henkilö syntyy vaurioituneena selkärangana -; tai traumaattisia vammoja missä tahansa elämänvaiheessa. Hoitamattomana vakava virtsarakon toimintahäiriö voi aiheuttaa rutiininomaisia ​​infektioita ja virtsaamisongelmia, mikä johtaa lopulta munuaisvaurioihin, jotka vaikuttavat koko kehoon. Jos lääkärit voivat seurata potilaitaan etänä, toimenpiteitä voidaan tehdä nopeammin.

Virtsarakon valvontaa varten uusi laite sisältää useita antureita, jotka yhdessä mittaavat yhtä yksinkertaista parametria: rasitusta. Kun rakko täyttyy, se laajenee. Mitä täyteläisemmäksi rakko tulee, sitä enemmän se venyy. Tämä venytys vetää elastisen kaltaista laitetta signaalin venymisestä. Samoin kun rakko tyhjenee, se supistuu, mikä sitten lievittää rasitusta. Kun anturit havaitsevat erilaisia ​​rasitustasoja, laite käyttää sulautettua Bluetooth-tekniikkaa siirtääkseen nämä tiedot älypuhelimeen tai tablettiin.

Tärkein edistysaskel tässä on erittäin pehmeiden, ultraohuiden, venyvien venymäantureiden kehittäminen, jotka voivat peittää rakon ulkopinnan hellävaraisesti ilman, että se rajoita mekaanisia rajoituksia luonnolliselle täyttö- ja tyhjennyskäyttäytymiselle.

John A. Rogers, Northwestern University

Pieneläinkokeissa järjestelmä toimitti onnistuneesti reaaliaikaisia ​​virtsarakon täyttö- ja tyhjennysmittauksia 30 päivän ajan. Sitten tutkimuksessa, jossa käytettiin kädellisiä, järjestelmä toimitti onnistuneesti tietoa kahdeksan viikon ajan. Tutkijat osoittivat myös, että anturit ovat riittävän herkkiä havaitsemaan rasitusta erittäin pienistä virtsamääristä.

"Tämä työ on ensimmäinen laatuaan, joka on skaalattu ihmisten käyttöön", Ameer sanoi. ”Nästimme teknologian mahdollisen pitkän aikavälin toimivuuden. Käyttötapauksesta riippuen voimme suunnitella teknologian pysyvästi kehon sisällä tai liukenemaan vaarattomasti potilaan täydellisen toipumisen jälkeen.

Virtsarakon uudistaminen ja toiminnan palauttaminen

Vaikka uusi tekniikka on hyödyllinen sellaisenaan, Ameer näkee sen yhtenä osana täysin integroitua järjestelmää virtsarakon toiminnan palauttamiseksi. 

Juuri viime kuussa Ameer ja Sharma esittelivät biohajoavan synteettisen, joustavan "virtsarakon laastarin", joka julkaistiin PNAS Nexuksessa. Kylvetty potilaan omilla kantasoluilla, sitraattipohjainen "laastari" -; kutsutaan pro-regeneratiiviseksi tukirakenteeksi (PRS) -; antaa kirurgille mahdollisuuden rekonstruoida tai rakentaa uudelleen virtsarakon ilman, että hänen tarvitsee kerätä suolistokudosta, mikä on tämän leikkauksen nykyinen kliininen standardi. "Laastari", joka laajenee ja supistuu alkuperäisen virtsarakon kudoksen kanssa, tukee virtsarakon solujen kulkeutumista ja kasvua. Sitten se liukenee hitaasti jättäen jälkeensä uutta virtsarakkokudosta. Tutkijat osoittivat, että uusi kudos säilyi toimintakykyisenä koko kaksivuotisen tutkimuksen ajan. 

"Työskentelemme integroidaksemme virtsarakon regeneraatioteknologiamme tähän uuteen langattomaan rakonseurantatekniikkaan palauttaaksemme virtsarakon toiminnan ja seurataksemme toipumisprosessia leikkauksen jälkeen", Ameer sanoi. "Tämä työ tuo meidät lähemmäksi älykkäiden regeneratiivisten järjestelmien todellisuutta. Ne ovat implantoitavia pro-regeneratiivisia laitteita, jotka pystyvät tutkimaan mikroympäristönsä, raportoimaan löydöksistä langattomasti kehon ulkopuolella (potilaalle, hoitajalle tai valmistajalle) ja mahdollistavat tarpeen mukaan tai ohjelmoidun vastaukset kurssin muuttamiseen ja laitteen suorituskyvyn tai turvallisuuden parantamiseen."

"Tämä tekniikka edustaa merkittävää edistystä, koska näille potilaille ei ole tällä hetkellä saatavilla muita kudostekniikkaan perustuvia lähestymistapoja", Sharma sanoi. "Olen varma, että tämä auttaa parantamaan monien potilaiden elämänlaatua, jotka voivat nyt välttää suoliston kudosten käytön ja sen lukemattomia komplikaatioita."

Seuraava: Virtsaaminen pyynnöstä

Ameer jatkaa yhteistyötä Rogersin ja Sharman kanssa rakentaakseen järjestelmään uusia toimintoja. He tutkivat parhaillaan tapoja, joilla implantti voisi stimuloida virtsarakkoa virtsaamaan tarpeen mukaan.

"Täytön seurannan lisäksi sovellus pystyy lähettämään varoituksia potilaalle ja ohjaamaan hänet lähimpien wc-tilojen paikkoihin", Ameer sanoi. "Lisäksi jonakin päivänä potilaat voivat käynnistää virtsaamisen pyynnöstä älypuhelimensa kautta."

Ameer, Sharma ja Rogers ovat Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology -instituutin jäseniä. Ameer ja Rogers ovat myös Chemistry of Life Processes Instituten ja International Institute for Nanotechnology -instituutin jäseniä; ja Rogers on Northwestern Universityn Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Centerin jäsen.

Tutkimusta "Langaton, implantoitava bioelektroninen järjestelmä virtsarakon toiminnan seurantaan kirurgisen toipumisen jälkeen" tukivat National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease ja National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx