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2024-03-26 19:26:00
今すぐトイレに走ったほうがいいですか？ それとも家に帰るまで預かってもらえますか？ 新しいインプラントと関連するスマートフォン アプリによって、いつか推測作業が方程式から排除されるかもしれません。
ノースウェスタン大学の研究者は、膀胱壁に取り付けて充満を感知する、柔らかく柔軟性に優れたバッテリー不要の新しいインプラントを開発しました。 じゃあ、無線で～； そして同時に -; データをスマートフォン アプリに送信することで、ユーザーは膀胱の満腹度をリアルタイムで監視できます。
この研究は来週、 米国科学アカデミーの議事録 (PNAS）。 これは、長期間にわたる膀胱機能の継続的なモニタリングを可能にする生体電子センサーの最初の例となる。
この新しいデバイスは一般の人には不要ですが、麻痺、二分脊椎、膀胱がん、末期膀胱疾患を持つ人々にとっては状況を一変させる可能性があります。 膀胱機能が損なわれることが多く、膀胱再建手術が必要になる場合があります。 また、センサー システムにより、臨床医が患者を遠隔から継続的に監視して、より多くの情報を得ることができるようになります。 そしてより速く -; 治療の決定。
「手術や二分脊椎などの疾患によって膀胱神経が損傷すると、患者は感覚を失い、膀胱が満杯であることに気づかないことがよくあります」と、この研究を共同主導したノースウェスタン大学のギレルモ・A・アメール氏は述べた。 「膀胱を空にするために、カテーテルを使用しなければならないことがよくありますが、これは不快で、痛みを伴う感染症を引き起こす可能性があります。私たちは、カテーテルの使用を排除し、侵襲性が高く、非常に不快であり、必ず行わなければならない現在の膀胱機能モニタリング手順をバイパスしたいと考えています。病院や臨床現場で。」
再生工学の専門家であるアミール氏は、ノースウェスタン大学マコーミック工学部のダニエル・ヘイル・ウィリアムズ生体医工学教授であり、ノースウェスタン大学フェインバーグ医学部の外科教授でもあります。 彼はまた、国立衛生研究所の資金提供を受けて、高度再生工学センターと博士課程前再生工学トレーニング プログラムを指揮しています。
アメール氏はノースウェスタン大学のジョン・A・ロジャース氏およびアルン・シャルマ氏と共同で研究を主導した。 バイオエレクトロニクスの先駆者であるロジャースは、マコーミック アンド フェインバーグ社の材料科学および工学、生体医工学および神経外科のルイス シンプソンおよびキンバリー クエリー教授です。 彼はクエリー・シンプソンバイオエレクトロニクス研究所の所長も務めています。 Sharma は、Feinberg では泌尿器科、McCormick では生体医工学の研究准教授です。 彼はまた、シカゴのアン & ロバート H. ルーリー小児病院のスタンレー マン小児研究所の小児泌尿器科再生医療のディレクターでもあります。
仕組みと初期結果
神経、脳、脊髄の問題により、何百万人ものアメリカ人が膀胱の機能不全に苦しんでいます。 これらの問題は、二分脊椎などの先天性欠陥によって発生する可能性があります。 人は脊椎に損傷を持って生まれます -; または人生のどの時点でも受けた外傷。 重度の膀胱機能不全を治療せずに放置すると、日常的な感染症や排尿障害を引き起こし、最終的には腎臓の損傷につながり、全身に影響を及ぼします。 医師が患者を遠隔監視できるようになれば、より迅速な介入が可能になる可能性があります。
膀胱を監視するために、新しいデバイスは複数のセンサーで構成されており、これらのセンサーが連携して 1 つの単純なパラメーターであるひずみを測定します。 膀胱が満たされると拡張します。 膀胱がいっぱいになると、さらに伸びます。 この伸張により弾性体のような装置が引っ張られ、緊張が伝わります。 同様に、膀胱が空になると収縮し、緊張が緩和されます。 センサーがさまざまなレベルのひずみを検出すると、デバイスは組み込み Bluetooth テクノロジーを使用してこの情報をスマートフォンまたはタブレットに送信します。
ここでの重要な進歩は、自然な充填と排尿の動作に機械的な制約を課すことなく、膀胱の外表面を優しく包み込むことができる、非常に柔らかく、極薄で伸縮性のあるひずみゲージの開発にあります。」
ジョン・A・ロジャース、ノースウェスタン大学
小動物の研究では、このシステムは 30 日間にわたる膀胱の充満と排出のリアルタイム測定に成功しました。 次に、ヒト以外の霊長類を使った研究では、システムは 8 週間にわたって情報を配信することに成功しました。 研究者らはまた、センサーが非常に少量の尿からのひずみを検出できるほど感度が高いことも実証した。
「この作品は、人間が使用できるように調整された初めての作品です」とアミール氏は語った。 「私たちはこの技術の長期的な機能の可能性を実証しました。ユースケースに応じて、この技術が体内に永続的に存在するように設計することも、患者が完全に回復した後に無害に溶解するように設計することもできます。」
膀胱の再生と機能回復
この新しい技術はそれ自体でも有用ですが、アミール氏はこれを膀胱機能回復のための完全に統合されたシステムの 1 つのコンポーネントとして構想しています。
ちょうど先月、Ameer と Sharma は、生分解性合成の柔軟な「膀胱パッチ」を紹介し、それが PNAS Nexus で公開されました。 患者自身の幹細胞を播種したクエン酸ベースの「パッチ」 -; 再生促進足場（PRS）と呼ばれます -; これにより、外科医は、この手術の現在の臨床標準である腸組織を採取する必要なく、膀胱を再建または再構築することができます。 「パッチ」は本来の膀胱組織に合わせて拡張および収縮し、膀胱細胞の移動と成長をサポートします。 その後、ゆっくりと溶解し、新しい膀胱組織が残ります。 研究者らは、2年間の研究を通じて新しい組織が機能し続けることを実証した。
「私たちは、膀胱の機能を回復し、手術後の回復プロセスを監視するために、当社の膀胱再生技術とこの新しいワイヤレス膀胱監視技術を統合することに取り組んでいます」とアメール氏は述べた。 「この研究は、私たちをスマート再生システムの現実に近づけるものです。これは、微小環境を調査し、それらの発見を体外（患者、介護者、または製造者）にワイヤレスで報告し、オンデマンドまたはプログラムされた再生を可能にする埋め込み型再生促進デバイスです。方針を変更し、デバイスのパフォーマンスや安全性を向上させるための対応です。」
「現時点では、これらの患者に利用できる組織工学ベースのアプローチは他にないため、この技術は大きな進歩を示しています」とシャルマ氏は述べた。 「これにより、多くの患者の生活の質が向上し、腸組織の使用とそれに伴う無数の合併症を回避できるようになると確信しています。」
次へ: オンデマンドで排尿する
Ameer は、Rogers および Sharma と協力してシステムに新しい機能を構築し続けます。 彼らは現在、インプラントが膀胱を刺激してオンデマンドで排尿を誘発できる方法を研究中です。
「充填状況の監視に加えて、アプリは患者に警告を送信し、最寄りのトイレの場所を案内することもできる」とアミール氏は語った。 「また、いつか患者はスマートフォンを通じてオンデマンドで排尿を誘発できるようになるでしょう。」
Ameer、Sharma、Rogers は、シンプソン・クエリー・バイオナノテクノロジー研究所のメンバーです。 Ameer と Rogers は、生命プロセス化学研究所と国際ナノテクノロジー研究所のメンバーでもあります。 ロジャースは、ノースウェスタン大学のロバート H. ルーリー総合がんセンターのメンバーです。
この研究「外科的回復後の膀胱機能をモニタリングするためのワイヤレス埋め込み型生体電子システム」は、国立糖尿病・消化器・腎臓病研究所と国立生物医用画像・生物工学研究所の支援を受けた。
#新しいバッテリー不要のインプラントによりユーザーは膀胱の充満感をリアルタイムで監視できます