Вчені з Італії та Китаю створили цілком імплантований пристрій для доставлення інсуліну в організм хворих на діабет першого типу. Новація полягає у відсутності необхідності інвазивного втручання після імплантації для поповнення резервуару інсуліном. Натомість це можна здійснювати через шлунково-кишковий тракт за допомогою магнітної капсули, що її можна проковтнути як звичайні ліки. Перші успішні результати випробування технології науковці отримали в дослідах на свинях, про що написали в журналі Science Robotics.
Прототип імплантату (посередині) із зарядним пристроєм (зліва) та капсулою (справа). The BioRobotics Institute / Scuola Superiore Sant’Anna
Для чого ці імплантати?
Робототехніка стрімко розвивається в усіх галузях людської діяльності, і медицина не є винятком. Окремої уваги заслуговують роботизовані системи, які призначені для терапії захворювань через їх імплантацію. Наприклад, їх пропонують використати для контролю рівня глюкози у крові хворих на діабет. Ідея підкріплюється тим, що доставляючи інсулін безпосередньо в черевну порожнину можна було б прискорити його дію та зменшити дозування через введення поблизу печінки, цільового місця дії препарату. Хоча задум здається хорошим, наразі роботизовані імплантати для лікування діабету не отримали широкого поширення. Частково це пояснюється тим, що переважно катетер для введення рідини з'єднується із резервуаром інсуліну або помпою, які знаходяться поза тілом пацієнта. Це пов'язано із ризиками обструкції катетеру, занесення інфекції через наявність сполучення зовнішнього та внутрішнього середовищ та больових відчуттів при певних видах активності. Тоді як варіанти, що повністю імплантовані вимагають частого поповнення резервуару інсуліном через ін'єкції в лікарняних умовах, а також регулярної заміни батарейок шляхом оперативного втручання. Усі ці недоліки спонукали групу вчених з Китаю та Італії на чолі з науковцями Вищої школи Санта-Анна в Пізі вдосконалити технологію.
Над чим працювали вчені?
Вони прагнули створити цілковиту імплантовану систему для доставлення ліків в організм, яка би не потребувала інвазивних втручань зовні чи то для поповнення ліками, чи для заміни джерела живлення. Проблему із необхідністю заміни батарейок можна розв'язати завдяки бездротовій зарядці акумуляторів за допомогою пристрою поза тілом. А щодо поповнення резервуару ліками, то увагу вчених привернула можливість здійснювати це через травну систему пацієнтів. Вони припустили, що можна використати наповнені препаратами магнітні капсули, які пацієнт проковтне як звичайні ліки. Після потрапляння в тонкий кишечник капсули примагнітяться до імплантату з іншого боку стінки кишки та наповнять його своїм вмістом через невелику висувну голку. Після цього капсула від'єднається від пристрою та покине організм пацієнта природним шляхом.
Схематичне зображення процесу сполучення магнітної капсули з імплантатом для його наповнення (зліва), а також зарядження пристрою та вивення капсули з організму (справа). Veronica Iacovacci et al. / Science Robotics, 2021
Тож науковці створили прототип такої роботизованої системи. Її вага склала 165 грамів, а розміри — 75х63х35 міліметрів. Випробування in vivo провели на трьох лабораторних свинях, які слугували моделями діабету першого типу.
Як показав себе пристрій на тваринах?
Досліди вказують, що проковтнута свинями капсула успішно приєднується до імплантованого в черевну порожнину пристрою протягом перших чотирьох днів та поповнює резервуар інсуліном. Що важливіше, імплантована система змогла успішно та безпечно контролювати рівень глюкози у крові піддослідних.
Надалі систему можна доповнити сенсорами рівня глюкози крові та комп'ютерним алгоритмом, щоб створити повністю імплантовану штучну підшлункову залозу. Вчені припускають, що у залежності від розміру капсул та необхідного дозування пацієнтам потрібно буде поновлювати резервуар імплантату кожні 4, 9 або 21 день.
Нещодавно ми також писали, що штучна підшлункова продемонструвала високу ефективність та безпечність у невеликому попередньому дослідженні на людях із діабетом другого типу.