Tu devrais courir aux toilettes maintenant ? Ou peux-tu le tenir jusqu'à ton retour à la maison ? Un nouvel implant et une application pour smartphone associée pourraient un jour éliminer les incertitudes de l’équation.

Les chercheurs de l'Université Northwestern ont développé un nouvel implant souple, flexible et sans pile qui se fixe à la paroi de la vessie pour détecter le remplissage. Ensuite, sans fil - ; et simultanément - ; transmet les données à une application pour smartphone, afin que les utilisateurs puissent surveiller la plénitude de leur vessie en temps réel.

L'étude sera publiée la semaine prochaine dans le Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS). Il s'agit du premier exemple de capteur bioélectronique permettant une surveillance continue de la fonction de la vessie pendant une période prolongée.

Bien que ce nouveau dispositif ne soit pas nécessaire pour la personne moyenne, il pourrait changer la donne pour les personnes atteintes de paralysie, de spina bifida, de cancer de la vessie ou de maladie de la vessie en phase terminale - ; où la fonction vésicale est souvent compromise et où une chirurgie de reconstruction de la vessie peut être nécessaire. Le système de capteurs peut également permettre aux cliniciens de surveiller leurs patients à distance et en continu pour être plus informés ; et plus vite - ; décisions de traitement.

"Si les nerfs de la vessie sont endommagés par une intervention chirurgicale ou par une maladie telle que le spina bifida, le patient perd souvent la sensation et ignore que sa vessie est pleine", a déclaré Guillermo A. Ameer de Northwestern, qui a codirigé les travaux. « Pour vider la vessie, ils doivent souvent utiliser des cathéters, qui sont inconfortables et peuvent entraîner des infections douloureuses. Nous voulons éliminer l’utilisation de cathéters et contourner les procédures actuelles de surveillance de la fonction vésicale, qui sont très invasives, très désagréables et doivent être effectuées en milieu hospitalier ou clinique.

Expert en ingénierie régénérative, Ameer est professeur Daniel Hale Williams de génie biomédical à la McCormick School of Engineering de Northwestern et professeur de chirurgie à la Feinberg School of Medicine de l'Université Northwestern. Il dirige également le Center for Advanced Regenerative Engineering et le programme prédoctoral de formation en génie régénératif, financé par les National Institutes of Health.

Ameer a codirigé l'étude avec John A. Rogers et Arun Sharma de Northwestern. Pionnier de la bioélectronique, Rogers est professeur Louis Simpson et Kimberly Querrey de science et d'ingénierie des matériaux, de génie biomédical et de chirurgie neurologique à McCormick et Feinberg. Il dirige également l'Institut Querrey Simpson pour la bioélectronique. Sharma est professeur agrégé de recherche en urologie à Feinberg et en génie biomédical à McCormick. Il est également directeur de la médecine régénérative urologique pédiatrique au Stanley Manne Children's Research Institute de l'Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital de Chicago. 

Comment ça marche et premiers résultats

En raison de problèmes nerveux, cérébraux ou médullaires, des millions d’Américains souffrent de dysfonctionnements vésicaux. Ces problèmes peuvent résulter de malformations congénitales telles que le spina bifida ; où une personne est née avec une colonne vertébrale endommagée - ; ou des blessures traumatiques subies à tout moment de la vie. Lorsqu’il n’est pas traité, un dysfonctionnement grave de la vessie peut provoquer des infections courantes et des problèmes de miction, entraînant éventuellement des lésions rénales qui affectent tout le corps. Permettre aux médecins de surveiller à distance leurs patients pourrait permettre des interventions plus rapides.

Pour surveiller la vessie, le nouveau dispositif comprend plusieurs capteurs qui fonctionnent ensemble pour mesurer un paramètre simple : la contrainte. À mesure que la vessie se remplit, elle se dilate. Plus la vessie est pleine, plus elle s’étire. Cet étirement tire sur le dispositif élastique pour signaler une tension. De même, lorsque la vessie se vide, elle se contracte, ce qui soulage alors la tension. Comme les capteurs détectent différents niveaux de contrainte, l'appareil utilise la technologie Bluetooth intégrée pour transmettre ces informations à un smartphone ou une tablette.

L’avancée clé ici réside dans le développement de jauges de contrainte super douces, ultra fines et extensibles qui peuvent envelopper doucement la surface extérieure de la vessie, sans imposer de contraintes mécaniques sur les comportements naturels de remplissage et de vidange.

John A. Rogers, Université Northwestern

Dans des études sur de petits animaux, le système a fourni avec succès des mesures en temps réel du remplissage et de la vidange de la vessie pendant 30 jours. Ensuite, dans une étude utilisant des primates non humains, le système a réussi à fournir des informations pendant huit semaines. Les chercheurs ont également démontré que les capteurs sont suffisamment sensibles pour détecter la tension provenant de très faibles volumes d’urine.

"Ce travail est le premier du genre à être adapté à l'usage humain", a déclaré Ameer. « Nous avons démontré le potentiel à long terme de la technologie. Selon le cas d’utilisation, nous pouvons concevoir la technologie pour qu’elle réside de manière permanente à l’intérieur du corps ou pour qu’elle se dissolve sans danger une fois que le patient s’est complètement rétabli.

Régénération vésicale et restauration fonctionnelle

Bien que la nouvelle technologie soit utile en elle-même, Ameer la considère comme un composant d’un système entièrement intégré de restauration des fonctions vésicales. 

Le mois dernier, Ameer et Sharma ont présenté un « patch vésical » synthétique et flexible, biodégradable, qui a été publié dans PNAS Nexus. Ensemencement avec les propres cellules souches du patient, le « patch » à base de citrate - ; appelé échafaudage pro-régénératif (PRS) - ; permet au chirurgien de reconstruire ou de reconstruire la vessie sans avoir besoin de prélever du tissu intestinal, la norme clinique actuelle pour cette chirurgie. Le « patch », qui se dilate et se contracte avec le tissu natif de la vessie, soutient la migration et la croissance des cellules de la vessie. Ensuite, il se dissout lentement, laissant derrière lui du nouveau tissu vésical. Les chercheurs ont démontré que le nouveau tissu est resté fonctionnel tout au long des deux années de l’étude. 

"Nous travaillons à intégrer notre technologie de régénération de la vessie à cette nouvelle technologie de surveillance de la vessie sans fil pour restaurer la fonction de la vessie et surveiller le processus de récupération après la chirurgie", a déclaré Ameer. « Ce travail nous rapproche de la réalité des systèmes régénératifs intelligents, qui sont des dispositifs pro-régénératifs implantables capables de sonder leur microenvironnement, de rapporter sans fil ces résultats à l'extérieur du corps (au patient, au soignant ou au fabricant) et de permettre des analyses à la demande ou programmées. réponses pour changer de cap et améliorer les performances ou la sécurité de l’appareil.

"Cette technologie représente une avancée significative, car il n'existe actuellement aucune autre approche basée sur l'ingénierie tissulaire disponible pour ces patients", a déclaré Sharma. « Je suis convaincu que cela contribuera à améliorer la qualité de vie de nombreux patients qui pourront désormais éviter l’utilisation de tissus intestinaux et ses innombrables complications. »

Suivant : Uriner à la demande

Ameer continue de travailler avec Rogers et Sharma pour intégrer de nouvelles fonctionnalités au système. Ils explorent actuellement les moyens par lesquels l'implant pourrait stimuler la vessie pour provoquer la miction à la demande.

"En plus de surveiller le remplissage, l'application sera capable d'envoyer des avertissements au patient, puis de le diriger vers les toilettes les plus proches", a déclaré Ameer. "De plus, un jour, les patients pourront déclencher la miction, à la demande, via leur smartphone."

Ameer, Sharma et Rogers sont membres du Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology. Ameer et Rogers sont également membres de l'Institut de chimie des processus vitaux et de l'Institut international de nanotechnologie ; et Rogers est membre du Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center de l'Université Northwestern.

L’étude, « Un système bioélectronique implantable sans fil pour surveiller la fonction de la vessie après une récupération chirurgicale », a été soutenue par l’Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales et l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bio-ingénierie.

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• La source: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx