Gennembrud af implanteret enhed:Træd mod styring af immunrespons i blødt væv

Forskere fra National University of Ireland Galway (NUI Galway), Massachusetts Institute of Technology og AMBER, SFI Research Center for Advanced Materials and Bioengineering Research har i dag (torsdag d. august) annoncerede et betydeligt gennembrud inden for blød robotteknologi, som kunne hjælpe patienter, der har behov for in-situ (implanteret) medicinsk udstyr såsom brystimplantater, pacemakere, neurale prober, glukosebiosensorer og lægemiddel- og celleleveringsanordninger.

Markedet for implanterbart medicinsk udstyr anslås i øjeblikket til cirka 100 milliarder USD (2019) med et betydeligt vækstpotentiale i fremtiden, efterhånden som nye teknologier til lægemiddellevering og sundhedsovervågning udvikles. Disse enheder er ikke uden problemer, delvist forårsaget af kroppens egne beskyttelsesreaktioner. Disse komplekse og uforudsigelige fremmedlegemereaktioner forringer enhedens funktion og begrænser drastisk den langsigtede ydeevne og terapeutiske effektivitet af disse enheder.

En sådan fremmedlegemerespons er fibrose, en proces, hvorved en tæt fibrøs kapsel omgiver den implanterede anordning, hvilket kan forårsage anordningsfejl eller hæmme dens funktion. Implanterbart medicinsk udstyr har forskellige fejlrater, der kan tilskrives fibrose, der spænder fra 30 procent til 50 procent for implanterbare pacemakere eller 30 procent for mammoplastikproteser. I tilfælde af biosensorer eller lægemiddel-/celleleveringsanordninger kan den tætte fibrøse kapsel, som kan opbygges omkring den implanterede enhed, alvorligt hæmme dens funktion, med konsekvenser for patienten og omkostninger for sundhedsvæsenet.

En radikal ny vision for medicinsk udstyr til at løse dette problem blev offentliggjort i dag i det internationalt respekterede tidsskrift, Videnskab robotik . Undersøgelsen blev ledet af forskere fra NUI Galway, MIT og SFI forskningscenter AMBER, blandt andre. Forskningen beskriver brugen af ​​blød robotteknologi til at ændre kroppens reaktion på implanterede enheder. Bløde robotter er fleksible enheder, der kan implanteres i kroppen.

Det transatlantiske partnerskab mellem videnskabsmænd har skabt en lille mekanisk aktiveret blød robotanordning kendt som et dynamisk blødt reservoir (DSR), der har vist sig at reducere opbygningen af ​​den fibrøse kapsel betydeligt ved at manipulere miljøet ved grænsefladen mellem enheden og legeme. Enheden bruger mekanisk oscillation til at modulere, hvordan celler reagerer omkring implantatet. I et bio-inspireret design, DSR kan ændre sin form i mikroskopskala gennem en aktiveringsmembran.

Professor Ellen Roche, senior medforfatter af undersøgelsen og adjunkt ved MIT, og en tidligere forsker ved NUI Galway, der vandt international anerkendelse i 2017 for sit arbejde med at skabe et blødt robothylster til at hjælpe patienter med hjertesvigt, sagde:"Denne undersøgelse viser, hvordan mekaniske forstyrrelser af et implantat kan modulere værtens fremmedlegemerespons. Dette har et stort potentiale for en række kliniske anvendelser og vil forhåbentlig føre til mange fremtidige samarbejdsundersøgelser mellem vores teams."

Professor Garry Duffy, Professor i anatomi ved NUI Galway og AMBER Principal Investigator, og en senior medforfatter af undersøgelsen, tilføjede:"Vi føler, at ideerne beskrevet i dette papir kan transformere fremtidens medicinske udstyr, og hvordan de interagerer med kroppen. Vi er meget begejstrede for at udvikle denne teknologi yderligere og samarbejde med folk, der er interesseret i potentialet ved blød robotteknologi for bedre at integrere enheder til længere brug og overlegne patientresultater. Det er fantastisk at opbygge og fortsætte samarbejdet med Dolan og Roche-laboratorierne, og at udvikle et transatlantisk netværk af bløde robotister."

Den første forfatter til undersøgelsen Dr. Eimear Dolan, Underviser i biomedicinsk teknik ved NUI Galway og tidligere forsker i Roche og Duffy laboratorierne ved MIT og NUI Galway, sagde:"Vi er meget glade for at offentliggøre denne undersøgelse, da den beskriver en innovativ tilgang til at modulere fremmedlegemeresponsen ved hjælp af blød robotik. Jeg modtog for nylig et Science Foundation Ireland Royal Society University Research Fellowship for at bringe denne teknologi frem med fokus på Type 1 diabetes. Det er et privilegium at arbejde med et så talentfuldt tværfagligt team, og jeg ser frem til at fortsætte samarbejdet."