האם כדאי לך לרוץ לשירותים עכשיו? או שאתה יכול להחזיק את זה עד שאתה חוזר הביתה? שתל חדש ואפליקציית סמארטפון קשורה עשויים יום אחד להסיר את עבודת הניחוש מהמשוואה.
חוקרי אוניברסיטת נורת'ווסטרן פיתחו שתל חדש רך, גמיש, נטול סוללות שמתחבר לדופן שלפוחית השתן כדי לחוש מילוי. לאחר מכן, זה באופן אלחוטי -; ובו זמנית -; מעביר נתונים לאפליקציית סמארטפון, כך שמשתמשים יכולים לעקוב אחר מלאות שלפוחית השתן שלהם בזמן אמת.
המחקר יתפרסם בשבוע הבא ב- PNAS של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS). זה מסמן את הדוגמה הראשונה לחיישן ביו-אלקטרוני המאפשר ניטור רציף של תפקוד שלפוחית השתן למשך תקופה ממושכת.
בעוד שהמכשיר החדש הזה מיותר עבור האדם הממוצע, הוא יכול להיות מחליף משחק עבור אנשים עם שיתוק, עמוד השדרה, סרטן שלפוחית השתן או מחלת שלפוחית השתן הסופי -; כאשר תפקוד שלפוחית השתן נפגע לעתים קרובות, וייתכן שיידרש ניתוח שחזור שלפוחית השתן. מערכת החיישנים יכולה גם לאפשר לרופאים לנטר את המטופלים שלהם מרחוק וברציפות כדי לקבל מידע נוסף -; ומהיר יותר -; החלטות טיפוליות.
"אם עצבי שלפוחית השתן נפגעים מניתוח או ממחלה כמו עמוד השדרה ביפידה, אז מטופל מאבד לעתים קרובות את התחושה ואינו מודע לכך ששלפוחית השתן שלו מלאה", אמר גיירמו א' איימיר מ-Northwestern, שהיה שותף להובלת העבודה. "כדי לרוקן את השלפוחית, לעתים קרובות הם צריכים להשתמש בצנתרים, שהם לא נוחים ועלולים להוביל לזיהומים כואבים. אנחנו רוצים לבטל את השימוש בצנתרים ולעקוף את הליכי ניטור תפקודי שלפוחית השתן הנוכחיים, שהם מאוד פולשניים, מאוד לא נעימים וחייבים להיעשות בבית חולים או במסגרת קלינית".
מומחה בהנדסה רגנרטיבית, אמיר הוא פרופסור דניאל הייל וויליאמס להנדסה ביו-רפואית בבית הספר להנדסה מק'קורמיק של נורת'ווסטרן ופרופסור לכירורגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת נורת'ווסטרן פיינברג. הוא גם מנהל את המרכז להנדסה רגנרטיבית מתקדמת ואת תכנית ההכשרה להנדסה רגנרטיבית קדם-דוקטורט, במימון המכונים הלאומיים לבריאות.
איימיר הוביל את המחקר יחד עם ג'ון א. רוג'רס וארון שארמה של נורת'ווסטרן. רוג'רס, חלוץ ביו-אלקטרוניקה, הוא פרופסור לואיס סימפסון וקימברלי קווירי למדע והנדסת חומרים, הנדסה ביו-רפואית וכירורגיה נוירולוגית במקורמיק ופיינברג. הוא גם מנהל את מכון קווירי סימפסון לביו-אלקטרוניקה. שארמה הוא פרופסור חבר מחקר לאורולוגיה בפיינברג ולהנדסה ביו-רפואית במקורמיק. הוא גם מנהל רפואה רגנרטיבית אורולוגית לילדים במכון המחקר לילדים של סטנלי מאן בבית החולים לילדים של אן & רוברט ה. לוריא בשיקגו.
איך זה עובד ותוצאות ראשוניות
עקב בעיות בעצבים, במוח או בחוט השדרה, מיליוני אמריקאים סובלים משלפוחית שתן לא מתפקדת. בעיות אלו עלולות לנבוע מפגמים מולדים כגון ספינה ביפידה -; שבו אדם נולד עם עמוד שדרה פגום -; או פציעות טראומטיות שנגרמו בכל שלב בחיים. כאשר אינו מטופל, הפרעה חמורה בתפקוד שלפוחית השתן עלולה לגרום לזיהומים שגרתיים ולבעיות במתן שתן, ולבסוף להוביל לנזק לכליות, המשפיע על הגוף כולו. מתן אפשרות לרופאים לנטר מרחוק את המטופלים שלהם יכולה לאפשר התערבויות מהירות יותר.
כדי לנטר את שלפוחית השתן, המכשיר החדש כולל חיישנים מרובים, הפועלים יחד כדי למדוד פרמטר אחד פשוט: מתח. כאשר שלפוחית השתן מתמלאת, היא מתרחבת. ככל שהשלפוחית מתמלאת יותר, כך היא נמתחת יותר. מתיחה זו מושכת את המכשיר דמוי האלסטי כדי לאותת על מאמץ. כמו כן, כאשר השלפוחית מתרוקנת, היא מתכווצת, מה שמקל על המתח. כשהחיישנים מזהים רמות שונות של מאמץ, המכשיר משתמש בטכנולוגיית Bluetooth משובצת כדי להעביר מידע זה לסמארטפון או לטאבלט.
ההתקדמות העיקרית כאן היא בפיתוח של מדי מתח סופר רכים, דקים במיוחד, הניתנים למתיחה, שיכולים לעטוף בעדינות את פני השטח החיצוניים של שלפוחית השתן, מבלי להטיל אילוצים מכניים כלשהם על התנהגויות המילוי והריקון הטבעיים".
ג'ון א. רוג'רס, אוניברסיטת נורת'ווסטרן
במחקרים בבעלי חיים קטנים, המערכת סיפקה בהצלחה מדידות בזמן אמת של מילוי וריקון שלפוחית השתן במשך 30 יום. לאחר מכן, במחקר שעשה שימוש בפרימטים לא אנושיים, המערכת סיפקה בהצלחה מידע במשך שמונה שבועות. החוקרים גם הוכיחו שהחיישנים רגישים מספיק כדי לזהות עומס מנפחים נמוכים מאוד של שתן.
"עבודה זו היא הראשונה מסוגה שהותאמה לשימוש אנושי", אמר איימיר. "הדגמנו את התפקוד הפוטנציאלי לטווח ארוך של הטכנולוגיה. בהתאם למקרה השימוש, נוכל לעצב את הטכנולוגיה כך שתהיה קבועה בתוך הגוף או שתתמוסס ללא מזיק לאחר שהמטופל החלים לחלוטין".
התחדשות שלפוחית השתן ושיקום תפקוד
למרות שהטכנולוגיה החדשה שימושית בפני עצמה, Ameer רואה אותה כמרכיב אחד של מערכת משולבת לחלוטין לשיקום תפקוד שלפוחית השתן.
רק בחודש שעבר, אמיר ושארמה הציגו "מדבקה שלפוחית השתן" סינתטית מתכלה ביולוגית, שפורסם ב-PNAS Nexus. זרע בתאי גזע של המטופל עצמו, ה"מדבקה" המבוססת על ציטראט -; המכונה פיגום פרו-רגנרטיבי (PRS) -; מאפשר למנתח לשחזר או לבנות מחדש את שלפוחית השתן ללא צורך בקצירת רקמת מעיים, הסטנדרט הקליני הנוכחי לניתוח זה. ה"טלאי", המתרחב ומתכווץ עם רקמת השלפוחית המקומית, תומך בנדידה ובצמיחה של תאי שלפוחית השתן. ואז הוא מתמוסס לאט, ומשאיר מאחוריו רקמת שלפוחית השתן חדשה. החוקרים הוכיחו כי הרקמה החדשה נשארה פונקציונלית לאורך כל המחקר בן השנתיים.
"אנו פועלים לשילוב טכנולוגיית התחדשות שלפוחית השתן שלנו עם טכנולוגיית ניטור שלפוחית השתן האלחוטית החדשה הזו כדי לשחזר את תפקוד שלפוחית השתן ולנטר את תהליך ההתאוששות לאחר הניתוח", אמר איימיר. "עבודה זו מקרבת אותנו למציאות של מערכות התחדשות חכמות, שהן מכשירים פרו-רגנרטיביים הניתנים להשתלה המסוגלים לחקור את המיקרו-סביבה שלהם, לדווח באופן אלחוטי על ממצאים אלה מחוץ לגוף (למטופל, למטפל או ליצרן) ולאפשר לפי דרישה או מתוכנת תגובות לשינוי מסלול ולשיפור ביצועי המכשיר או הבטיחות."
"טכנולוגיה זו מייצגת התקדמות משמעותית, מכיוון שכרגע אין גישות אחרות המבוססות על הנדסת רקמות זמינות לחולים אלה", אמר שארמה. "אני סמוך ובטוח שזה יעזור לשפר את איכות החיים של חולים רבים אשר יוכלו כעת להימנע משימוש ברקמות מעיים ושלל סיבוכים שלה".
הבא: מתן שתן לפי דרישה
Ameer ממשיכה לעבוד עם רוג'רס ושארמה כדי לבנות פונקציונליות חדשות למערכת. כרגע הם בוחנים דרכים שבהן השתל יכול לעורר את שלפוחית השתן לגרום למתן שתן לפי דרישה.
"בנוסף לניטור המילוי, האפליקציה תוכל לשלוח אזהרות למטופל ולאחר מכן להפנות אותו למקומות עבור השירותים הקרובים ביותר", אמר איימיר. "כמו כן, יום אחד, מטופלים יוכלו להפעיל מתן שתן, לפי דרישה, דרך הסמארטפון שלהם."
איימיר, שארמה ורוג'רס חברים במכון סימפסון קווירי לביו-ננוטכנולוגיה. איימיר ורוג'רס חברים גם במכון לכימיה של תהליכי חיים ובמכון הבינלאומי לננוטכנולוגיה; ורוג'רס הוא חבר במרכז הסרטן המקיף של רוברט ה. לוריא של אוניברסיטת נורת'ווסטרן.
המחקר, "מערכת ביו-אלקטרונית אלחוטית ניתנת להשתלה לניטור תפקוד שלפוחית השתן לאחר התאוששות כירורגית", נתמך על ידי המכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול וכליות והמכון הלאומי להדמיה ביו-רפואית וביו-הנדסה.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx
