Bạn có nên chạy vào phòng tắm bây giờ không? Hoặc bạn có thể giữ nó cho đến khi bạn về nhà? Một bộ cấy ghép mới và ứng dụng điện thoại thông minh liên quan một ngày nào đó có thể loại bỏ công việc phỏng đoán khỏi phương trình.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Northwestern đã phát triển một bộ phận cấy ghép mới mềm, dẻo, không dùng pin, gắn vào thành bàng quang để cảm nhận sự đầy. Sau đó, nó không dây -; và đồng thời -; truyền dữ liệu đến ứng dụng điện thoại thông minh, để người dùng có thể theo dõi tình trạng đầy bàng quang của mình trong thời gian thực.

Nghiên cứu này sẽ được công bố vào tuần tới trên tạp chí Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS). Nó đánh dấu ví dụ đầu tiên về cảm biến điện sinh học cho phép theo dõi liên tục chức năng bàng quang trong thời gian dài.

Mặc dù thiết bị mới này không cần thiết đối với người bình thường nhưng nó có thể là thiết bị thay đổi cuộc chơi cho những người bị liệt, nứt đốt sống, ung thư bàng quang hoặc bệnh bàng quang giai đoạn cuối -; khi chức năng bàng quang thường bị tổn hại và có thể cần phải phẫu thuật tái tạo bàng quang. Hệ thống cảm biến cũng có thể cho phép các bác sĩ lâm sàng theo dõi bệnh nhân của họ từ xa và liên tục để cung cấp nhiều thông tin hơn -; và nhanh hơn -; quyết định điều trị.

Guillermo A. Ameer, người đồng lãnh đạo nghiên cứu, cho biết: “Nếu dây thần kinh bàng quang bị tổn thương do phẫu thuật hoặc do một căn bệnh như tật nứt đốt sống, thì bệnh nhân thường mất cảm giác và không biết rằng bàng quang của họ đã đầy”. “Để làm trống bàng quang, họ thường phải sử dụng ống thông, việc này gây khó chịu và có thể dẫn đến nhiễm trùng đau đớn. Chúng tôi muốn loại bỏ việc sử dụng ống thông và bỏ qua các thủ tục theo dõi chức năng bàng quang hiện tại, vốn có tính xâm lấn cao, rất khó chịu và phải được thực hiện tại bệnh viện hoặc cơ sở lâm sàng.”

Là một chuyên gia về kỹ thuật tái tạo, Ameer là Giáo sư Kỹ thuật Y sinh Daniel Hale Williams tại Trường Kỹ thuật McCormick của Northwestern và giáo sư phẫu thuật tại Trường Y Feinberg thuộc Đại học Northwestern. Ông cũng chỉ đạo Trung tâm Kỹ thuật Tái tạo Tiên tiến và Chương trình Đào tạo Kỹ thuật Tái tạo tiền tiến sĩ, do Viện Y tế Quốc gia tài trợ.

Ameer đồng chủ trì nghiên cứu với John A. Rogers và Arun Sharma của Northwestern. Là người tiên phong về điện tử sinh học, Rogers là Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Louis Simpson và Kimberly Querrey, Kỹ thuật Y sinh và Phẫu thuật Thần kinh tại McCormick và Feinberg. Ông cũng chỉ đạo Viện Điện tử sinh học Querrey Simpson. Sharma là phó giáo sư nghiên cứu về tiết niệu tại Feinberg và kỹ thuật y sinh tại McCormick. Ông cũng là giám đốc y học tái tạo tiết niệu nhi khoa tại Viện nghiên cứu trẻ em Stanley Manne tại Bệnh viện nhi Ann & Robert H. Lurie ở Chicago. 

Cách thức hoạt động và kết quả ban đầu

Do các vấn đề về dây thần kinh, não hoặc tủy sống, hàng triệu người Mỹ bị rối loạn chức năng bàng quang. Những vấn đề này có thể phát sinh từ các khuyết tật bẩm sinh như tật nứt đốt sống -; nơi một người sinh ra đã bị tổn thương cột sống -; hoặc chấn thương tâm lý xảy ra ở bất kỳ thời điểm nào trong cuộc đời. Khi không được điều trị, rối loạn chức năng bàng quang nghiêm trọng có thể gây nhiễm trùng thường xuyên và các vấn đề về tiểu tiện, cuối cùng dẫn đến tổn thương thận, ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể. Việc cho phép bác sĩ theo dõi bệnh nhân từ xa có thể giúp can thiệp nhanh hơn.

Để theo dõi bàng quang, thiết bị mới bao gồm nhiều cảm biến hoạt động cùng nhau để đo một thông số đơn giản: độ căng. Khi bàng quang đầy, nó sẽ giãn ra. Bàng quang càng đầy thì càng căng ra. Sự kéo căng này kéo thiết bị giống như đàn hồi để phát tín hiệu về độ căng. Tương tự như vậy, khi bàng quang trống rỗng, nó sẽ co lại, từ đó làm giảm căng thẳng. Khi các cảm biến phát hiện các mức độ căng thẳng khác nhau, thiết bị sẽ sử dụng công nghệ Bluetooth nhúng để truyền thông tin này đến điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng.

Tiến bộ quan trọng ở đây là trong việc phát triển các máy đo độ căng siêu mềm, siêu mỏng, có thể co giãn, có thể nhẹ nhàng quấn bề mặt bên ngoài của bàng quang mà không áp đặt bất kỳ ràng buộc cơ học nào lên hành vi làm đầy và bài tiết tự nhiên.”

John A. Rogers, Đại học Tây Bắc

Trong các nghiên cứu trên động vật nhỏ, hệ thống đã thực hiện thành công các phép đo thời gian thực về tình trạng làm đầy và làm trống bàng quang trong 30 ngày. Sau đó, trong một nghiên cứu sử dụng các loài linh trưởng không phải con người, hệ thống đã cung cấp thông tin thành công trong XNUMX tuần. Các nhà nghiên cứu cũng chứng minh rằng các cảm biến đủ nhạy để phát hiện sự căng thẳng từ lượng nước tiểu rất thấp.

Ameer cho biết: “Công trình này là công trình đầu tiên được mở rộng quy mô để sử dụng cho con người”. “Chúng tôi đã chứng minh được chức năng lâu dài tiềm năng của công nghệ. Tùy thuộc vào trường hợp sử dụng, chúng tôi có thể thiết kế công nghệ để tồn tại vĩnh viễn bên trong cơ thể hoặc hòa tan một cách vô hại sau khi bệnh nhân hồi phục hoàn toàn.”

Tái tạo và phục hồi chức năng bàng quang

Mặc dù bản thân công nghệ mới này rất hữu ích nhưng Ameer hình dung nó là một thành phần của hệ thống tích hợp đầy đủ để phục hồi chức năng bàng quang. 

Mới tháng trước, Ameer và Sharma đã giới thiệu một “miếng dán bàng quang” tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học, linh hoạt và được xuất bản trên PNAS Nexus. Được gieo mầm bằng tế bào gốc của chính bệnh nhân, “miếng dán” dựa trên citrate -; được gọi là giàn giáo tái tạo (PRS) -; cho phép bác sĩ phẫu thuật tái tạo hoặc xây dựng lại bàng quang mà không cần lấy mô ruột, tiêu chuẩn lâm sàng hiện tại cho phẫu thuật này. “Miếng dán”, mở rộng và co lại với mô bàng quang tự nhiên, hỗ trợ sự di chuyển và phát triển của các tế bào bàng quang. Sau đó nó từ từ tan đi, để lại mô bàng quang mới. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng mô mới vẫn hoạt động trong suốt nghiên cứu kéo dài hai năm. 

Ameer cho biết: “Chúng tôi đang nỗ lực tích hợp công nghệ tái tạo bàng quang với công nghệ theo dõi bàng quang không dây mới này để khôi phục chức năng bàng quang và theo dõi quá trình phục hồi sau phẫu thuật”. “Công việc này đưa chúng ta đến gần hơn với thực tế của các hệ thống tái tạo thông minh, là những thiết bị hỗ trợ tái tạo có thể cấy ghép có khả năng thăm dò môi trường vi mô của chúng, báo cáo không dây những phát hiện đó bên ngoài cơ thể (cho bệnh nhân, người chăm sóc hoặc nhà sản xuất) và cho phép thực hiện theo yêu cầu hoặc được lập trình. phản ứng để thay đổi hướng đi và cải thiện hiệu suất hoặc độ an toàn của thiết bị.”

Sharma cho biết: “Công nghệ này thể hiện một tiến bộ đáng kể vì hiện tại không có phương pháp tiếp cận dựa trên kỹ thuật mô nào khác dành cho những bệnh nhân này”. “Tôi tin tưởng rằng điều này sẽ giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho nhiều bệnh nhân, những người giờ đây có thể tránh được việc sử dụng mô ruột và vô số biến chứng của nó.”

Tiếp theo: Đi tiểu theo yêu cầu

Ameer tiếp tục làm việc với Rogers và Sharma để xây dựng các chức năng mới vào hệ thống. Họ hiện đang khám phá những cách mà thiết bị cấy ghép có thể kích thích bàng quang để kích thích đi tiểu theo yêu cầu.

Ameer cho biết: “Ngoài việc theo dõi việc đổ đầy, ứng dụng sẽ có thể gửi cảnh báo cho bệnh nhân và sau đó hướng dẫn họ đến các địa điểm dành cho phòng vệ sinh gần nhất”. “Ngoài ra, một ngày nào đó, bệnh nhân sẽ có thể kích hoạt việc đi tiểu theo yêu cầu thông qua điện thoại thông minh của họ.”

Ameer, Sharma và Rogers là thành viên của Viện Công nghệ sinh học Simpson Querrey. Ameer và Rogers cũng là thành viên của Viện Hóa học Quá trình Sự sống và Viện Công nghệ Nano Quốc tế; và Rogers là thành viên của Trung tâm Ung thư Toàn diện Robert H. Lurie của Đại học Northwestern.

Nghiên cứu “Một hệ thống điện tử sinh học không dây, có thể cấy ghép để theo dõi chức năng bàng quang tiết niệu sau khi phục hồi sau phẫu thuật” được hỗ trợ bởi Viện Tiểu đường, Tiêu hóa và Bệnh thận Quốc gia và Viện Hình ảnh Y sinh và Kỹ thuật Sinh học Quốc gia.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.news-medical.net/news/20240326/New-battery-free-implant-allows-users-to-monitor-their-bladder-fullness-in-real-time.aspx