Marie Leroy
Des équipes de recherche de l’Université de Galway et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont détaillé une percée dans la technologie des dispositifs médicaux qui pourrait conduire à un traitement clever, sturdy et personnalisé pour les clients grâce à la robotique douce et à l’intelligence artificielle.
Le partenariat transatlantique a créé un dispositif implantable smart capable d’administrer un médicament – tout en détectant le second où il start à être rejeté – et d’utiliser l’IA pour modifier la forme du dispositif afin de maintenir le dosage du médicament et d’éviter simultanément l’accumulation de tissu cicatriciel.
L’étude a été publiée dans la revue Science Robotics.
Les technologies de dispositifs médicaux implantables promettent de débloquer des interventions thérapeutiques avancées dans le domaine des soins de santé, telles que la libération d’insuline pour traiter le diabète, mais un problème majeur freinant ces dispositifs est la réaction du patient à un corps étranger.
Le Dr Rachel Beatty, de l’Université de Galway et co-auteur principal de l’étude, a expliqué : « La technologie que nous avons développée, en utilisant la robotique douce, fait progresser le potentiel des dispositifs implantables à rester dans le corps d’un patient pendant de longues périodes, offrant ainsi une longue durée de vie. – motion thérapeutique strong. Imaginez un implant thérapeutique qui peut également détecter son environnement et réagir selon les besoins en utilisant l’IA – cette approche pourrait générer des changements révolutionnaires dans l’administration de médicaments implantables pour une gamme de maladies chroniques.
L’équipe de recherche de l’Université de Galway-MIT a initialement développé des dispositifs flexibles de première génération, connus sous le nom d’implants robotiques souples, pour améliorer l’administration de médicaments et réduire la fibrose. Malgré ce succès, l’équipe considère la technologie comme universelle, motor vehicle elle ne tient pas compte de la façon dont les people réagissent et réagissent différemment, ni de la mother nature progressive de la fibrose, où le tissu cicatriciel se forme autour du dispositif, l’encapsulant. entravant et bloquant son objectif, le forçant finalement à échouer.
La dernière recherche, publiée aujourd’hui dans Science Robotics, démontre remark ils ont considérablement avancé la technologie – en utilisant l’IA – la rendant réactive à l’environnement de l’implant avec le potentiel d’être additionally strong en se défendant contre le besoin naturel du corps de rejeter un corps étranger..
Le Dr Beatty a ajouté : « Je voulais adapter l’administration de médicaments aux individus, mais je devais d’abord créer une méthode permettant de détecter la réponse d’un corps étranger. »
L’équipe de recherche a déployé une procedure émergente pour aider à réduire la formation de tissu cicatriciel, connue sous le nom de mécanothérapie, dans laquelle des implants robotiques souples effectuent des mouvements réguliers dans le corps, tels que le gonflage et le dégonflage. Les mouvements chronométrés, répétitifs ou variés contribuent à prévenir la formation de tissu cicatriciel.
La clé de la technologie avancée du dispositif implantable réside dans une membrane poreuse conductrice qui peut détecter lorsque les pores sont obstrués par du tissu cicatriciel. Il détecte les blocages lorsque les cellules et les matériaux produits par les cellules bloquent les signaux électriques traversant la membrane.
Les chercheurs ont mesuré l’impédance électrique et la formation de tissu cicatriciel sur la membrane, trouvant une corrélation. Un algorithme d’apprentissage automatique a également été développé et déployé pour prédire le nombre et la pressure d’actionnements requis pour obtenir un dosage cohérent du médicament, quel que soit le niveau de fibrose présent. À l’aide de simulations informatiques, les chercheurs ont également exploré le potentiel du dispositif à libérer des médicaments au fil du temps avec une capsule fibreuse environnante de différentes épaisseurs.
La recherche a montré que la modification de la force et du nombre de fois où le dispositif était obligé de bouger ou de changer de forme permettait au dispositif de libérer davantage de médicament, aidant ainsi à contourner l’accumulation de tissu cicatriciel.
Le professeur Ellen Roche, professeur de génie mécanique au MIT, a déclaré : « Si nous pouvons détecter la façon dont le système immunitaire de l’individu réagit à un dispositif thérapeutique implanté et modifier le régime de dosage en conséquence, cela pourrait avoir un grand potentiel en matière d’administration de médicaments personnalisée et précise, réduisant ainsi effets hors cible et garantir que la bonne quantité de médicament est délivrée au bon moment. Le travail présenté ici est un pas vers cet objectif.
Le professeur Garry Duffy, professeur d’anatomie et de médecine régénérative à l’université de Galway et auteur principal de l’étude, a déclaré : « L’appareil a trouvé le meilleur régime pour libérer une dose constante, par lui-même, même lorsqu’une fibrose importante était simulée. un scénario pessimiste de tissu cicatriciel très épais et dense autour de l’appareil et il a surmonté ce problème en modifiant la façon dont il pompe pour administrer le médicament. Nous avons pu contrôler finement la libération du médicament dans un modèle informatique et sur le banc en utilisant la robotique douce, indépendamment des effets importants. fibrose.”
L’équipe de recherche pense que leur percée en matière de dispositifs médicaux pourrait ouvrir la voie à des implants en boucle fermée complètement indépendants qui non seulement réduisent l’encapsulation fibreuse, mais la détectent au fil du temps et ajustent intelligemment leur activité de libération de médicament en réponse.
Le professeur Duffy a ajouté : « Il s’agit d’un nouveau domaine de recherche qui peut avoir des implications dans d’autres domaines et qui ne se limite pas uniquement au traitement du diabète. Notre découverte pourrait fournir un dosage cohérent et réactif sur de longues périodes, sans implication du clinicien, améliorant ainsi l’efficacité et réduisant la nécessité de remplacer l’appareil en raison de la fibrose.
La recherche a été financée en partie par le centre de recherche AMBER et les dispositifs médicaux (CÚRAM) de la Science Foundation Ireland, le cadre Horizon 2020 de l’Union européenne et le département de génie mécanique du MIT.
