Dovresti correre in bagno adesso? O puoi tenerlo finché non torni a casa? Un nuovo impianto e la relativa app per smartphone potrebbero un giorno eliminare le congetture dall’equazione.

I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un nuovo impianto morbido, flessibile e senza batterie che si attacca alla parete della vescica per rilevare il riempimento. Quindi, in modalità wireless -; e contemporaneamente -; trasmette i dati a un'app per smartphone, in modo che gli utenti possano monitorare la pienezza della vescica in tempo reale.

Lo studio sarà pubblicato la prossima settimana nel Atti della National Academy of Sciences (PNAS). Si tratta del primo esempio di sensore bioelettronico che consente il monitoraggio continuo della funzione della vescica per un periodo prolungato.

Sebbene questo nuovo dispositivo non sia necessario per la persona media, potrebbe rappresentare un punto di svolta per le persone affette da paralisi, spina bifida, cancro alla vescica o malattia della vescica allo stadio terminale; dove la funzione della vescica è spesso compromessa e può essere necessario un intervento chirurgico di ricostruzione della vescica. Il sistema di sensori può anche consentire ai medici di monitorare i propri pazienti da remoto e in modo continuo per renderli più informati; e più veloce -; decisioni terapeutiche.

"Se i nervi della vescica vengono danneggiati da un intervento chirurgico o da una malattia come la spina bifida, il paziente spesso perde la sensibilità e non si rende conto che la vescica è piena", ha affermato Guillermo A. Ameer della Northwestern, che ha co-diretto il lavoro. “Per svuotare la vescica spesso devono utilizzare cateteri, che sono scomodi e possono portare a infezioni dolorose. Vogliamo eliminare l’uso di cateteri e bypassare le attuali procedure di monitoraggio della funzione vescicale, che sono altamente invasive, molto spiacevoli e devono essere eseguite in ambiente ospedaliero o clinico”.

Esperto di ingegneria rigenerativa, Ameer è il professore di ingegneria biomedica Daniel Hale Williams presso la McCormick School of Engineering della Northwestern e professore di chirurgia presso la Feinberg School of Medicine della Northwestern University. Dirige inoltre il Centro di ingegneria rigenerativa avanzata e il programma di formazione pre-dottorato in ingegneria rigenerativa, finanziato dal National Institutes of Health.

Ameer ha co-condotto lo studio con John A. Rogers e Arun Sharma della Northwestern. Pioniere della bioelettronica, Rogers è Louis Simpson e Kimberly Querrey, professore di scienza e ingegneria dei materiali, ingegneria biomedica e chirurgia neurologica presso McCormick e Feinberg. Dirige anche il Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Sharma è professore associato di ricerca di urologia alla Feinberg e di ingegneria biomedica alla McCormick. È anche direttore della medicina rigenerativa urologica pediatrica presso lo Stanley Manne Children's Research Institute presso l'Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital di Chicago. 

Come funziona e primi risultati

A causa di problemi ai nervi, al cervello o al midollo spinale, milioni di americani soffrono di disfunzioni della vescica. Questi problemi possono derivare da difetti congeniti come la spina bifida -; dove una persona nasce con la colonna vertebrale danneggiata -; o lesioni traumatiche subite in qualsiasi momento della vita. Se non trattata, una grave disfunzione della vescica può causare infezioni di routine e problemi di minzione, portando infine a danni ai reni, che colpiscono l’intero corpo. Consentire ai medici di monitorare a distanza i propri pazienti potrebbe consentire interventi più rapidi.

Per monitorare la vescica, il nuovo dispositivo comprende più sensori, che lavorano insieme per misurare un semplice parametro: lo sforzo. Man mano che la vescica si riempie, si espande. Più la vescica diventa piena, più si allunga. Questo allungamento tira il dispositivo simile ad un elastico per segnalare la tensione. Allo stesso modo, quando la vescica si svuota, si contrae, alleviando così lo sforzo. Poiché i sensori rilevano vari livelli di sforzo, il dispositivo utilizza la tecnologia Bluetooth integrata per trasmettere queste informazioni a uno smartphone o tablet.

Il progresso chiave qui sta nello sviluppo di estensimetri super morbidi, ultrasottili ed estensibili che possono avvolgere delicatamente la superficie esterna della vescica, senza imporre alcun vincolo meccanico sui comportamenti naturali di riempimento e svuotamento”.

John A. Rogers, Università nordoccidentale

Negli studi su piccoli animali, il sistema ha fornito con successo misurazioni in tempo reale del riempimento e dello svuotamento della vescica per 30 giorni. Quindi, in uno studio condotto su primati non umani, il sistema ha fornito con successo informazioni per otto settimane. I ricercatori hanno anche dimostrato che i sensori sono sufficientemente sensibili da rilevare la tensione derivante da volumi molto bassi di urina.

"Questo lavoro è il primo del suo genere ad essere adattato all'uso umano", ha detto Ameer. “Abbiamo dimostrato il potenziale funzionamento a lungo termine della tecnologia. A seconda del caso d’uso, possiamo progettare la tecnologia in modo che risieda permanentemente all’interno del corpo o che si dissolva in modo innocuo dopo che il paziente si è completamente ripreso”.

Rigenerazione e ripristino della funzione della vescica

Sebbene la nuova tecnologia sia utile di per sé, Ameer la vede come un componente di un sistema completamente integrato per il ripristino della funzione della vescica. 

Proprio il mese scorso, Ameer e Sharma hanno introdotto un “cerotto vescicale” sintetico e flessibile, biodegradabile, che è stato pubblicato su PNAS Nexus. Seminato con le cellule staminali del paziente, il “cerotto” a base di citrato -; denominato impalcatura pro-rigenerativa (PRS) -; consente al chirurgo di ricostruire o ricostruire la vescica senza la necessità di prelevare tessuto intestinale, l'attuale standard clinico per questo intervento chirurgico. Il “cerotto”, che si espande e si contrae con il tessuto vescicale nativo, supporta la migrazione e la crescita delle cellule vescicali. Quindi si dissolve lentamente, lasciando dietro di sé nuovo tessuto vescicale. I ricercatori hanno dimostrato che il nuovo tessuto è rimasto funzionale durante i due anni di studio. 

"Stiamo lavorando per integrare la nostra tecnologia di rigenerazione della vescica con questa nuova tecnologia di monitoraggio wireless della vescica per ripristinare la funzione della vescica e monitorare il processo di recupero dopo l'intervento chirurgico", ha affermato Ameer. “Questo lavoro ci avvicina alla realtà dei sistemi rigenerativi intelligenti, che sono dispositivi pro-rigenerativi impiantabili in grado di sondare il loro microambiente, riportando in modalità wireless tali risultati all’esterno del corpo (al paziente, all’operatore sanitario o al produttore) e consentendo l’attivazione su richiesta o programmata risposte per cambiare rotta e migliorare le prestazioni o la sicurezza del dispositivo”.

"Questa tecnologia rappresenta un progresso significativo, poiché attualmente non sono disponibili altri approcci basati sull'ingegneria tissutale per questi pazienti", ha affermato Sharma. “Sono fiducioso che ciò contribuirà a migliorare la qualità della vita di molti pazienti che ora saranno in grado di evitare l’uso dei tessuti intestinali e le sue miriadi di complicazioni”.

Successivo: Urinare a richiesta

Ameer continua a lavorare con Rogers e Sharma per integrare nuove funzionalità nel sistema. Attualmente stanno esplorando modi in cui l’impianto potrebbe stimolare la vescica a indurre la minzione su richiesta.

"Oltre a monitorare il riempimento, l'app sarà in grado di inviare avvisi al paziente e quindi indirizzarlo verso i servizi igienici più vicini", ha affermato Ameer. “Inoltre, un giorno, i pazienti saranno in grado di attivare la minzione, su richiesta, tramite il proprio smartphone”.

Ameer, Sharma e Rogers sono membri del Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology. Ameer e Rogers sono anche membri dell'Istituto di chimica dei processi vitali e dell'Istituto internazionale per le nanotecnologie; e Rogers è membro del Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center della Northwestern University.

Lo studio, “Un sistema bioelettronico wireless e impiantabile per il monitoraggio della funzione della vescica urinaria dopo il recupero chirurgico”, è stato sostenuto dall’Istituto nazionale di diabete e malattie digestive e renali e dall’Istituto nazionale di imaging biomedico e bioingegneria.

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