Пресс-центр

Робот может управлять док-станцией внутри кишечника

Представьте, если хотите, грузовую ракету, которая запускается в космос и стыкуется с Международной космической станцией. Ракета маневрирует к станции и фиксируется герметичным замком, чтобы можно было перебросить припасы. А теперь представьте уменьшенную версию этого процесса, происходящего внутри вашего тела.

Сегодня исследователи объявили, что они построили роботизированную систему, способную к такому снижению поставок, и которая полностью функционирует внутри кишечника. Система включает робота для доставки инсулина, который хирургическим путем имплантируется в брюшную полость, и проглатываемые магнитные капсулы, которые снабжают робота инсулином.

Разработчики робота из Италии протестировали свою систему на трех свиньях с диабетом. Согласно результатам, опубликованным сегодня в журнале Science Robotics, система успешно контролировала уровень глюкозы в крови свиней в течение нескольких часов .

«Может быть, страшно подумать о док-станции внутри тела, но она сработала», - говорит Арианна Менсиасси , автор статьи и профессор биомедицинской робототехники и биоинженерии в Школе перспективных исследований Сант'Анна в Пизе, Италия.

В системе ее команды устройство размером с телефон-раскладушку хирургическим путем имплантируется вдоль брюшной стенки, соединенной с тонкой кишкой. Устройство доставляет инсулин в жидкость в этом пространстве. Когда в резервуаре имплантата заканчивается лекарство, магнитная капсула, заполненная инсулином, перемещается, чтобы пополнить его.

Вот как процедура повторного наполнения теоретически могла бы работать у людей: пациент глотает капсулу, как пилюлю, и она движется через пищеварительную систему естественным образом, пока не достигнет участка тонкой кишки, где был установлен имплант. Используя магнитные поля, имплант притягивает к себе капсулу, вращает ее и закрепляет в правильном положении. Затем имплант протыкает капсулу выдвижной иглой и закачивает инсулин в ее резервуар. Игла должна также пробить тонкий слой кишечной ткани, чтобы добраться до капсулы.

Всего имплант содержит четыре привода, которые управляют стыковкой, перфорацией иглы, объемом резервуара и аспирацией, а также насосом. Двигатель, отвечающий за стыковку, вращает магнит, чтобы установить капсулу на место. Авторы говорят, что дизайн был вдохновлен промышленными зажимными системами и роботами для проверки труб.

 После доставки инсулина имплант высвобождает капсулу, позволяя ей естественным образом проходить через пищеварительный тракт и выводиться из организма. Магнитные поля, управляющие стыковкой и высвобождением капсулы, управляются по беспроводной связи с помощью внешнего устройства программирования и могут быть включены или выключены. Батарея имплантата заряжается по беспроводной сети с помощью внешнего устройства. 

Такая система доставки может оказаться полезной для людей с диабетом 1 типа, особенно для тех, кто должен вводить инсулин в свой организм несколько раз в день. Инсулиновые насосы доступны в продаже, но для них требуется внешнее оборудование, которое доставляет лекарство через трубку или иглу, проникающую в организм. Также доступны имплантируемые инсулиновые помпы, но эти устройства необходимо заполнять через трубку, которая выступает из тела, вызывая бактериальные инфекции; эти системы не оказались популярными.

По словам Менсиасси, полностью имплантируемая система, заполненная таблеткой, устранит необходимость в выступающих трубках и оборудовании. Авторы сообщают, что такая система может оказаться полезной и для доставки лекарств от других заболеваний, таких как химиотерапия, для людей с раком яичников, поджелудочной железы, желудка и толстой кишки.

В качестве следующего шага авторы работают над более надежной герметизацией имплантированного устройства. «Мы наблюдали у некоторых свиней, что [телесные] жидкости попадают внутрь робота», - говорит Менсиасси. По ее словам, некоторые утечки, вероятно, происходят во время стыковки, когда игла выходит из имплантата. Утечки не произошли, когда команда ранее тестировала устройство в воде, но человеческое тело, отмечает она, намного сложнее.



13 сентября 2021
00:40
Распечатать
Поделиться