Крошечное имплантируемое устройство использует свет для лечения проблем с мочевым пузырем
                На этой компьютерной томографии крысы показано небольшое устройство, имплантированное вокруг мочевого пузыря. Устройство — разработанное учеными из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Университета Иллинойса и Северо-Западного университета — использует световые сигналы от крошечных светодиодов для активации нервных клеток в мочевом пузыре и контроля проблем, таких как недержание мочи и гиперактивность мочевого пузыря. Предоставлено GEREAU LAB, Университет Вашингтона.

Команда неврологов и инженеров разработала крошечное имплантируемое устройство, которое может помочь людям с проблемами мочевого пузыря обойти потребность в лекарствах или электронных стимуляторах.
                                                                                       

Команда из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Медицинской школы Фейнберга в Северо-западном университете в Чикаго — создала мягкое имплантируемое устройство, которое может обнаруживать гиперактивность в мочевого пузыря, а затем используйте свет от крошечных, биоинтегрированных светодиодов, чтобы уменьшить желание помочиться.

Устройство работает у лабораторных крыс и однажды может помочь людям, страдающим недержанием или часто испытывающим потребность в мочеиспускании.

Новая стратегия изложена в статье, опубликованной 2 января в журнале Nature.

Гиперактивный мочевой пузырь, боль, жжение и частая потребность в мочеиспускании являются общими и тревожными проблемами. В течение приблизительно 30 лет многие с серьезными проблемами мочевого пузыря лечились стимуляторами, которые посылают электрический ток в нерв, который контролирует мочевой пузырь. Такие имплантаты улучшают недержание мочи и гиперактивность мочевого пузыря, но они также могут нарушать нормальную нервную передачу сигналов в другие органы.

«Такая стимуляция нерва определенно приносит пользу», — сказал Роберт У. Джеро, доктор философии, доктор сеймур и Роуз Т. Браун, профессор анестезиологии в Медицинской школе Вашингтонского университета, и один из старшие исследователи исследования. «Но есть и некоторые нецелевые побочные эффекты, которые возникают из-за недостатка специфичности этих старых устройств».


            Крошечное имплантируемое устройство использует свет для лечения проблем с мочевым пузырем
                Мягкое, полностью беспроводное биоэлектронное устройство для автоматической замкнутой оптогенетической нейромодуляции функции мочевого пузыря. Кредит: Сан Мин Вон

Жеро и его коллеги разработали новое устройство в надежде предотвратить такие побочные эффекты.

Во время незначительной хирургической процедуры им имплантируют мягкое эластичное устройство, подобное поясу, вокруг мочевого пузыря. По мере того как мочевой пузырь заполняется и опорожняется, пояс расширяется и сжимается. Исследователи также вводят белки, называемые опсинами, в мочевой пузырь животных. Опсины переносятся вирусом, который связывается с нервными клетками мочевого пузыря, делая эти клетки чувствительными к световым сигналам. Это позволяет исследователям использовать оптогенетику — использование света для контроля поведения клеток в живой ткани — для активации этих клеток.

Используя связь с голубым зубом для подачи сигнала на внешнее портативное устройство, ученые могут считывать информацию в режиме реального времени и, используя простой алгоритм, определять, когда мочевой пузырь заполнен, когда животное опорожнило мочевой пузырь и когда мочевой пузырь опорожнение происходит слишком часто.

«Когда мочевой пузырь слишком часто опорожняется, внешнее устройство посылает сигнал, который активирует микро-светодиоды на устройстве, соединяющем мочевой пузырь, и затем светится на сенсорных нейронах в мочевом пузыре. Это снижает активность сенсорных нейронов и восстанавливает нормальную функцию мочевого пузыря «, сказал Геро.

Исследователи полагают, что подобная стратегия может работать на людей. Устройства для людей, вероятно, будут больше, чем устройства, используемые у крыс, и их можно имплантировать без хирургического вмешательства, используя катетеры для введения их через мочеиспускательный канал в мочевой пузырь.


            Крошечное имплантируемое устройство использует свет для лечения проблем с мочевым пузырем
                Крысе имплантировали мягкое, полностью беспроводное биоэлектронное устройство для автоматической оптогенетической нейромодуляции с замкнутым контуром функции мочевого пузыря. Предоставлено: Аарон Д. Микл

«Мы в восторге от этих результатов», — сказал Джон А. Роджерс, доктор философии, другой старший исследователь исследования и профессор материаловедения и инженерии в Северо-Западном регионе. «Этот пример объединяет ключевые элементы автономной имплантируемой системы, которая может работать синхронно с телом для улучшения здоровья: прецизионный биофизический датчик активности органов; неинвазивное средство для модуляции этой активности; мягкий модуль без батареи для беспроводная связь и управление, а также алгоритмы анализа данных для работы с обратной связью «.

Работа в замкнутом контуре по существу означает, что устройство доставляет терапию только тогда, когда оно обнаруживает проблему. Когда поведение нормализуется, микро-светодиоды выключаются, и терапию можно прекратить.

Жеро и Роджерс ожидают испытать подобные устройства на более крупных животных. Исследователи также считают, что эту стратегию можно использовать в других частях тела — например, для лечения хронической боли или с помощью света, чтобы стимулировать клетки поджелудочной железы для выделения инсулина. Однако одно препятствие связано с вирусами, используемыми для получения светочувствительных белков, которые связываются с клетками в органах.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *