Bør du løpe på do nå? Eller kan du holde den til du kommer hjem? Et nytt implantat og tilhørende smarttelefonapp kan en dag fjerne gjettearbeidet fra ligningen.
Northwestern University-forskere har utviklet et nytt mykt, fleksibelt, batterifritt implantat som festes til blæreveggen for å føle fylling. Deretter, det trådløst -; og samtidig -; overfører data til en smarttelefon-app, slik at brukere kan overvåke blærefylden i sanntid.
Studien vil bli publisert neste uke i Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS). Det markerer det første eksemplet på en bioelektronisk sensor som muliggjør kontinuerlig overvåking av blærefunksjonen over en lengre periode.
Selv om denne nye enheten er unødvendig for den gjennomsnittlige personen, kan den være en game-changer for personer med lammelser, ryggmargsbrokk, blærekreft eller sluttstadium blæresykdom -; hvor blærefunksjonen ofte er kompromittert, og blærekonstruksjon kan være nødvendig. Sensorsystemet kan også gjøre det mulig for klinikere å overvåke pasientene sine eksternt og kontinuerlig for å gjøre mer informert -; og raskere -; behandlingsbeslutninger.
"Hvis blærenerver er skadet fra kirurgi eller fra en sykdom som ryggmargsbrokk, mister en pasient ofte følelsen og er uvitende om at blæren er full," sa Guillermo A. Ameer fra Northwestern, som ledet arbeidet. «For å tømme blæren må de ofte bruke katetre, som er ubehagelige og kan føre til smertefulle infeksjoner. Vi ønsker å eliminere bruken av katetre og omgå gjeldende blærefunksjonsovervåkingsprosedyrer, som er svært invasive, svært ubehagelige og må gjøres på sykehus eller i kliniske omgivelser.»
En ekspert på regenerativ ingeniørvitenskap, Ameer er Daniel Hale Williams professor i biomedisinsk ingeniørvitenskap ved Northwesterns McCormick School of Engineering og professor i kirurgi ved Northwestern University Feinberg School of Medicine. Han leder også Center for Advanced Regenerative Engineering og predoctoral Regenerative Engineering Training Program, finansiert av National Institutes of Health.
Ameer ledet studien sammen med Northwesterns John A. Rogers og Arun Sharma. Rogers, en pioner innen bioelektronikk, er Louis Simpson og Kimberly Querrey professor i materialvitenskap og ingeniørvitenskap, biomedisinsk ingeniørvitenskap og nevrologisk kirurgi ved McCormick og Feinberg. Han leder også Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Sharma er førsteamanuensis i urologi ved Feinberg og i biomedisinsk ingeniørfag ved McCormick. Han er også direktør for pediatrisk urologisk regenerativ medisin ved Stanley Manne Children's Research Institute ved Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital i Chicago.
Hvordan det fungerer og første resultater
På grunn av problemer med nerver, hjerne eller ryggmarg lider millioner av amerikanere av dysfunksjonelle blærer. Disse problemene kan oppstå fra medfødte defekter som spina bifida -; der en person er født med en skadet ryggrad -; eller traumatiske skader påført på et hvilket som helst tidspunkt i livet. Når den ikke behandles, kan alvorlig blæredysfunksjon forårsake rutinemessige infeksjoner og vannlatingsproblemer, som til slutt fører til nyreskade, som påvirker hele kroppen. Å gjøre det mulig for leger å fjernovervåke pasientene sine, kan muliggjøre raskere intervensjoner.
For å overvåke blæren består den nye enheten av flere sensorer, som arbeider sammen for å måle én enkel parameter: belastning. Når blæren fylles, utvider den seg. Jo fyldigere blæren blir, jo mer strekker den seg. Denne strekkingen trekker i den elastikklignende enheten for å signalisere belastning. På samme måte, når blæren tømmes, trekker den seg sammen, som deretter lindrer belastningen. Ettersom sensorene oppdager ulike belastningsnivåer, bruker enheten innebygd Bluetooth-teknologi for å overføre denne informasjonen til en smarttelefon eller nettbrett.
Det viktigste fremskrittet her er utviklingen av supermyke, ultratynne, strekkbare strekkmålere som skånsomt kan pakke inn den ytre overflaten av blæren, uten å pålegge noen mekaniske begrensninger på den naturlige fyllings- og tømmeatferden.»
John A. Rogers, Northwestern University
I smådyrstudier leverte systemet vellykket sanntidsmålinger av blærefylling og -tømming i 30 dager. Så, i en studie med ikke-menneskelige primater, leverte systemet vellykket informasjon i åtte uker. Forskerne demonstrerte også at sensorene er følsomme nok til å oppdage belastning fra svært lave urinvolumer.
"Dette verket er det første i sitt slag som er skalert for menneskelig bruk," sa Ameer. "Vi demonstrerte den potensielle langsiktige funksjonen til teknologien. Avhengig av brukstilfellet kan vi designe teknologien slik at den ligger permanent inne i kroppen eller oppløses ufarlig etter at pasienten har blitt fullstendig frisk.»
Blæreregenerering og funksjonsgjenoppretting
Selv om den nye teknologien er nyttig alene, ser Ameer den for seg som en komponent i et fullt integrert system for gjenoppretting av blærefunksjon.
Bare forrige måned introduserte Ameer og Sharma en biologisk nedbrytbar syntetisk, fleksibel "blærelapp", som ble publisert i PNAS Nexus. Frøet med pasientens egne stamceller, den sitratbaserte "lappen" -; referert til som et pro-regenerativt stillas (PRS) -; gjør det mulig for kirurgen å rekonstruere eller gjenoppbygge blæren uten å måtte høste tarmvev, den gjeldende kliniske standarden for denne operasjonen. "Lappen", som utvider seg og trekker seg sammen med det opprinnelige blærevevet, støtter migrasjonen og veksten av blæreceller. Deretter løses det sakte opp, og etterlater nytt blærevev. Forskerne viste at det nye vevet forble funksjonelt gjennom hele den toårige studien.
"Vi jobber med å integrere blæregenereringsteknologien vår med denne nye trådløse blæreovervåkingsteknologien for å gjenopprette blærefunksjonen og overvåke restitusjonsprosessen etter operasjonen," sa Ameer. "Dette arbeidet bringer oss nærmere virkeligheten til smarte regenerative systemer, som er implanterbare pro-regenerative enheter som er i stand til å sondere mikromiljøet deres, trådløst rapportere disse funnene utenfor kroppen (til pasienten, omsorgspersonen eller produsenten) og aktivere on-demand eller programmert svar for å endre kurs og forbedre enhetens ytelse eller sikkerhet."
"Denne teknologien representerer et betydelig fremskritt, siden det for øyeblikket ikke er noen andre vevsteknologibaserte tilnærminger tilgjengelige for disse pasientene," sa Sharma. "Jeg er sikker på at dette vil bidra til å forbedre livskvaliteten for mange pasienter som nå vil være i stand til å unngå bruk av tarmvev og dets utallige komplikasjoner."
Neste: Urinering på forespørsel
Ameer fortsetter å samarbeide med Rogers og Sharma for å bygge nye funksjoner inn i systemet. De utforsker for tiden måter implantatet kan stimulere blæren til å indusere vannlating ved behov.
"I tillegg til å overvåke fyllingen, vil appen kunne sende advarsler til pasienten og deretter henvise dem til steder for de nærmeste toalettene," sa Ameer. "En dag vil pasienter også kunne utløse vannlating, på forespørsel, gjennom smarttelefonen."
Ameer, Sharma og Rogers er medlemmer av Simpson Querrey Institute for BioNanotechnology. Ameer og Rogers er også medlemmer av Chemistry of Life Processes Institute og International Institute for Nanotechnology; og Rogers er medlem av Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center ved Northwestern University.
Studien, "Et trådløst, implanterbart bioelektronisk system for overvåking av urinblærens funksjon etter kirurgisk utvinning," ble støttet av National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Disease og National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx
