Moet je nu naar de badkamer rennen? Of kun je het vasthouden tot je thuiskomt? Een nieuw implantaat en de bijbehorende smartphone-app kunnen op een dag het giswerk uit de vergelijking halen.

Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuw zacht, flexibel, batterijloos implantaat ontwikkeld dat aan de blaaswand wordt bevestigd om de vulling te detecteren. Vervolgens wordt het draadloos -; en tegelijkertijd -; verzendt gegevens naar een smartphone-app, zodat gebruikers de volheid van hun blaas in realtime kunnen volgen.

Het onderzoek wordt volgende week gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS). Het is het eerste voorbeeld van een bio-elektronische sensor die een continue monitoring van de blaasfunctie gedurende een langere periode mogelijk maakt.

Hoewel dit nieuwe apparaat voor de gemiddelde persoon niet nodig is, zou het een game-changer kunnen zijn voor mensen met verlamming, spina bifida, blaaskanker of blaasziekte in het eindstadium; waar de blaasfunctie vaak wordt aangetast en een blaasreconstructieoperatie nodig kan zijn. Het sensorsysteem kan artsen ook in staat stellen hun patiënten op afstand en continu te monitoren, zodat ze beter geïnformeerd zijn; en sneller -; behandelbeslissingen.

"Als de zenuwen van de blaas beschadigd raken door een operatie of door een ziekte zoals spina bifida, verliest een patiënt vaak het gevoel en is hij zich er niet van bewust dat zijn blaas vol is", zegt Guillermo A. Ameer van Northwestern, die het onderzoek mede leidde. “Om de blaas te legen moeten ze vaak katheters gebruiken, wat ongemakkelijk is en tot pijnlijke infecties kan leiden. We willen het gebruik van katheters elimineren en de huidige controleprocedures voor de blaasfunctie omzeilen, die zeer invasief en zeer onaangenaam zijn en in een ziekenhuis of klinische omgeving moeten worden uitgevoerd.”

Ameer, een expert op het gebied van regeneratieve techniek, is de Daniel Hale Williams hoogleraar biomedische technologie aan de McCormick School of Engineering in Northwestern en hoogleraar chirurgie aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine. Hij geeft ook leiding aan het Center for Advanced Regenerative Engineering en het predoctorale Regenerative Engineering Training Program, gefinancierd door de National Institutes of Health.

Ameer leidde het onderzoek samen met John A. Rogers en Arun Sharma van Northwestern. Rogers, een pionier op het gebied van de bio-elektronica, is de Louis Simpson en Kimberly Querrey hoogleraar materiaalkunde en techniek, biomedische technologie en neurologische chirurgie aan McCormick en Feinberg. Hij leidt ook het Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Sharma is universitair hoofddocent urologie bij Feinberg en biomedische technologie bij McCormick. Hij is tevens directeur pediatrische urologische regeneratieve geneeskunde bij het Stanley Manne Children's Research Institute in het Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital in Chicago. 

Hoe het werkt en de eerste resultaten

Als gevolg van problemen met zenuwen, hersenen of ruggenmerg lijden miljoenen Amerikanen aan disfunctionele blazen. Deze problemen kunnen voortkomen uit aangeboren afwijkingen zoals spina bifida; waar een persoon wordt geboren met een beschadigde wervelkolom -; of traumatische verwondingen op enig moment in het leven. Wanneer ernstige blaasdisfunctie onbehandeld blijft, kan dit routinematige infecties en urineproblemen veroorzaken, wat uiteindelijk kan leiden tot nierbeschadiging, die het hele lichaam aantast. Door artsen in staat te stellen hun patiënten op afstand te monitoren, kunnen snellere interventies mogelijk zijn.

Om de blaas te monitoren, bestaat het nieuwe apparaat uit meerdere sensoren, die samenwerken om één eenvoudige parameter te meten: spanning. Naarmate de blaas zich vult, zet deze uit. Hoe voller de blaas wordt, hoe meer deze uitrekt. Door dit uitrekken wordt aan het elastiekachtige apparaat getrokken om spanning aan te geven. Op dezelfde manier trekt de blaas samen wanneer deze leeg raakt, waardoor de spanning wordt verlicht. Omdat de sensoren verschillende belastingsniveaus detecteren, gebruikt het apparaat ingebouwde Bluetooth-technologie om deze informatie naar een smartphone of tablet te verzenden.

De belangrijkste vooruitgang hier is de ontwikkeling van superzachte, ultradunne, rekbare spanningsmeters die het buitenoppervlak van de blaas voorzichtig kunnen omwikkelen, zonder enige mechanische beperking op te leggen aan het natuurlijke vul- en ledigingsgedrag.”

John A. Rogers, Noordwestelijke Universiteit

In onderzoeken bij kleine dieren leverde het systeem met succes real-time metingen van het vullen en legen van de blaas gedurende 30 dagen. Vervolgens leverde het systeem, in een onderzoek met niet-menselijke primaten, met succes informatie gedurende acht weken. De onderzoekers hebben ook aangetoond dat de sensoren gevoelig genoeg zijn om spanning door zeer kleine urinevolumes te detecteren.

"Dit werk is het eerste in zijn soort dat is geschaald voor menselijk gebruik", zei Ameer. “We hebben de potentiële langetermijnfunctie van de technologie aangetoond. Afhankelijk van de gebruikssituatie kunnen we de technologie ontwerpen om permanent in het lichaam te verblijven of om onschadelijk op te lossen nadat de patiënt volledig hersteld is.”

Blaasregeneratie en functieherstel

Hoewel de nieuwe technologie op zichzelf nuttig is, ziet Ameer deze als onderdeel van een volledig geïntegreerd systeem voor herstel van de blaasfunctie. 

Vorige maand introduceerden Ameer en Sharma een biologisch afbreekbare synthetische, flexibele ‘blaaspleister’, die werd gepubliceerd in PNAS Nexus. Gezaaid met de eigen stamcellen van de patiënt, de op citraat gebaseerde “pleister” -; aangeduid als een pro-regeneratieve scaffold (PRS) -; stelt de chirurg in staat de blaas te reconstrueren of opnieuw op te bouwen zonder de noodzaak om darmweefsel te verzamelen, de huidige klinische standaard voor deze operatie. De ‘pleister’, die uitzet en samentrekt met het oorspronkelijke blaasweefsel, ondersteunt de migratie en groei van blaascellen. Daarna lost het langzaam op, waardoor nieuw blaasweefsel achterblijft. De onderzoekers toonden aan dat het nieuwe weefsel gedurende de twee jaar durende studie functioneel bleef. 

“We werken eraan om onze blaasregeneratietechnologie te integreren met deze nieuwe draadloze blaasmonitoringtechnologie om de blaasfunctie te herstellen en het herstelproces na de operatie te monitoren”, aldus Ameer. “Dit werk brengt ons dichter bij de realiteit van slimme regeneratieve systemen, dit zijn implanteerbare pro-regeneratieve apparaten die in staat zijn hun micro-omgeving te onderzoeken, deze bevindingen draadloos buiten het lichaam te rapporteren (aan de patiënt, verzorger of fabrikant) en on-demand of geprogrammeerde reacties om van koers te veranderen en de prestaties of veiligheid van apparaten te verbeteren.”

“Deze technologie vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang, omdat er momenteel geen andere op weefseltechnologie gebaseerde benaderingen beschikbaar zijn voor deze patiënten”, aldus Sharma. “Ik ben ervan overtuigd dat dit de levenskwaliteit van veel patiënten zal helpen verbeteren, zodat ze nu het gebruik van darmweefsel en de talloze complicaties ervan kunnen vermijden.”

Volgende: Plassen op verzoek

Ameer blijft samenwerken met Rogers en Sharma om nieuwe functionaliteiten in het systeem in te bouwen. Ze onderzoeken momenteel manieren waarop het implantaat de blaas zou kunnen stimuleren om op verzoek te plassen.

“Naast het monitoren van het vullen, kan de app waarschuwingen naar de patiënt sturen en deze vervolgens doorverwijzen naar locaties voor de dichtstbijzijnde toiletten”, aldus Ameer. “Ook zullen patiënten op een dag het urineren op verzoek kunnen activeren via hun smartphone.”

Ameer, Sharma en Rogers zijn lid van het Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology. Ameer en Rogers zijn ook lid van het Chemistry of Life Processes Institute en het International Institute for Nanotechnology; en Rogers is lid van het Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center van de Northwestern University.

De studie, “Een draadloos, implanteerbaar bio-elektronisch systeem voor het monitoren van de urineblaasfunctie na chirurgisch herstel”, werd ondersteund door het National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease en het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx