Bi moral zdaj steči na stranišče? Ali pa ga lahko zadržite, dokler ne pridete domov? Nov vsadek in povezana aplikacija za pametne telefone bo morda nekega dne odstranila ugibanja iz enačbe.
Raziskovalci z univerze Northwestern so razvili nov mehak, prožen vsadek brez baterij, ki se pritrdi na steno mehurja, da zazna polnjenje. Nato brezžično -; in hkrati -; prenaša podatke v aplikacijo za pametni telefon, tako da lahko uporabniki spremljajo polnost svojega mehurja v realnem času.
Študija bo objavljena prihodnji teden v Zbornik National Academy of Sciences (PNAS). Je prvi primer bioelektronskega senzorja, ki omogoča neprekinjeno spremljanje delovanja mehurja v daljšem časovnem obdobju.
Medtem ko je ta nova naprava nepotrebna za povprečnega človeka, bi lahko spremenila igro za ljudi s paralizo, spino bifido, rakom mehurja ali končno fazo bolezni mehurja -; kjer je funkcija mehurja pogosto ogrožena in bo morda potrebna operacija rekonstrukcije mehurja. Senzorski sistem lahko klinikom tudi omogoči, da svoje paciente spremljajo na daljavo in neprekinjeno, da so bolj obveščeni -; in hitreje -; odločitve o zdravljenju.
"Če so živci mehurja poškodovani zaradi operacije ali bolezni, kot je spina bifida, potem bolnik pogosto izgubi občutek in se ne zaveda, da je njegov mehur poln," je povedal Guillermo A. Ameer iz Northwesterna, ki je sodeloval pri delu. »Za praznjenje mehurja morajo pogosto uporabljati katetre, ki so neudobni in lahko povzročijo boleče okužbe. Želimo odpraviti uporabo katetrov in obiti trenutne postopke spremljanja delovanja mehurja, ki so zelo invazivni, zelo neprijetni in jih je treba izvajati v bolnišnici ali kliničnem okolju.«
Ameer, strokovnjak za regenerativno inženirstvo, je Daniel Hale Williams, profesor biomedicinskega inženiringa na Northwestern's McCormick School of Engineering in profesor kirurgije na Northwestern University Feinberg School of Medicine. Vodi tudi Center za napredni regenerativni inženiring in preddoktorski program usposabljanja za regenerativni inženiring, ki ga financira Nacionalni inštitut za zdravje.
Ameer je skupaj z Johnom A. Rogersom in Arunom Sharmo vodil študijo Northwestern. Rogers, pionir bioelektronike, je Louis Simpson in Kimberly Querrey profesor znanosti o materialih in tehnike, biomedicinskega inženirstva in nevrološke kirurgije pri McCormicku in Feinbergu. Vodi tudi Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. Sharma je raziskovalni izredni profesor urologije na Feinbergu in biomedicinskega inženirstva na McCormicku. Je tudi direktor pediatrične urološke regenerativne medicine na otroškem raziskovalnem inštitutu Stanley Manne pri otroški bolnišnici Ann & Robert H. Lurie v Chicagu.
Kako deluje in začetni rezultati
Zaradi težav z živci, možgani ali hrbtenjačo milijoni Američanov trpijo za nedelujočimi mehurji. Te težave lahko nastanejo zaradi prirojenih okvar, kot je spina bifida -; kjer se človek rodi s poškodovano hrbtenico -; ali travmatične poškodbe, ki so nastale kadar koli v življenju. Če se huda disfunkcija mehurja ne zdravi, lahko povzroči rutinske okužbe in težave z uriniranjem, kar sčasoma privede do poškodbe ledvic, ki vpliva na celotno telo. Omogočanje zdravnikom, da na daljavo spremljajo svoje bolnike, bi lahko omogočilo hitrejše posege.
Nova naprava za spremljanje mehurja vključuje več senzorjev, ki skupaj merijo en preprost parameter: napetost. Ko se mehur polni, se razširi. Bolj kot je mehur poln, bolj se razteza. To raztezanje potegne elastiko podobno napravo, da signalizira napetost. Podobno se mehur, ko se izprazni, skrči, kar razbremeni napetost. Ker senzorji zaznavajo različne stopnje obremenitve, naprava uporablja vgrajeno tehnologijo Bluetooth za prenos teh informacij v pametni telefon ali tablico.
Ključni napredek pri tem je razvoj super mehkih, ultratankih, raztegljivih merilnikov napetosti, ki lahko nežno ovijejo zunanjo površino mehurja, ne da bi pri tem povzročali mehanske omejitve pri naravnem polnjenju in praznjenju.”
John A. Rogers, Northwestern University
V študijah na malih živalih je sistem uspešno izvajal meritve polnjenja in praznjenja mehurja v realnem času 30 dni. Nato je v študiji na primatih razen človeka sistem osem tednov uspešno dostavljal informacije. Raziskovalci so tudi dokazali, da so senzorji dovolj občutljivi, da zaznajo napetost zaradi zelo majhnih količin urina.
"To delo je prvo te vrste, ki je prilagojeno za uporabo pri ljudeh," je dejal Ameer. »Pokazali smo potencialno dolgoročno delovanje tehnologije. Odvisno od primera uporabe lahko oblikujemo tehnologijo, ki bo trajno ostala v telesu ali pa se bo neškodljivo raztopila, ko si pacient popolnoma opomore.«
Regeneracija in ponovna vzpostavitev delovanja mehurja
Čeprav je nova tehnologija uporabna sama po sebi, jo Ameer predvideva kot eno komponento popolnoma integriranega sistema za obnovo delovanja mehurja.
Ravno prejšnji mesec sta Ameer in Sharma predstavila biološko razgradljiv sintetični, prilagodljiv "obliž mehurja", ki je bil objavljen v PNAS Nexus. Posejan z bolnikovimi lastnimi izvornimi celicami, "obliž" na osnovi citrata -; imenovana pro-regenerativni oder (PRS) -; omogoča kirurgu, da rekonstruira ali ponovno zgradi mehur brez potrebe po zbiranju črevesnega tkiva, kar je trenutni klinični standard za to operacijo. »Obliž«, ki se širi in krči z naravnim tkivom mehurja, podpira migracijo in rast celic mehurja. Nato se počasi raztopi in za seboj pušča novo tkivo mehurja. Raziskovalci so dokazali, da je novo tkivo ostalo funkcionalno skozi celotno dvoletno študijo.
"Prizadevamo si integrirati našo tehnologijo regeneracije mehurja s to novo tehnologijo za brezžično spremljanje mehurja, da obnovimo delovanje mehurja in spremljamo proces okrevanja po operaciji," je dejal Ameer. »To delo nas približuje resničnosti pametnih regenerativnih sistemov, ki so implantabilne pro-regenerativne naprave, ki so sposobne sondirati svoje mikrookolje, brezžično poročati o teh ugotovitvah zunaj telesa (pacientu, negovalcu ali proizvajalcu) in omogočati na zahtevo ali programirano odzive za spremembo smeri in izboljšanje delovanja ali varnosti naprave.«
"Ta tehnologija predstavlja pomemben napredek, saj trenutno tem bolnikom ni na voljo drugih pristopov, ki bi temeljili na tkivnem inženirstvu," je dejal Sharma. "Prepričan sem, da bo to pomagalo izboljšati kakovost življenja mnogih bolnikov, ki se bodo zdaj lahko izognili uporabi črevesnih tkiv in neštetim zapletom."
Naprej: Uriniranje na zahtevo
Ameer še naprej sodeluje z Rogersom in Sharmo pri vgradnji novih funkcij v sistem. Trenutno raziskujejo načine, kako bi vsadek lahko spodbudil mehur, da sproži uriniranje na zahtevo.
"Poleg spremljanja polnjenja bo aplikacija lahko poslala opozorila pacientu in ga nato usmerila na lokacije najbližjih stranišč," je dejal Ameer. "Nekega dne bodo pacienti lahko sprožili uriniranje na zahtevo prek svojega pametnega telefona."
Ameer, Sharma in Rogers so člani inštituta Simpson Querrey za bionanotehnologijo. Ameer in Rogers sta tudi člana Inštituta za kemijo življenjskih procesov in Mednarodnega inštituta za nanotehnologijo; in Rogers je član Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center Northwestern University.
Študijo "Brezžični bioelektronski sistem za vsaditev za spremljanje delovanja sečnega mehurja po kirurškem okrevanju" sta podprla Nacionalni inštitut za sladkorno bolezen, prebavne in ledvične bolezni ter Nacionalni inštitut za biomedicinsko slikanje in bioinženiring.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx
