Devez-vous courir aux toilettes maintenant ? Ou pouvez-vous le garder jusqu'à votre retour à la maison ? Un nouvel implant et une application pour smartphone associée pourraient un jour éliminer les incertitudes de l’équation.
Des chercheurs de l'Université Northwestern ont développé un nouvel implant souple, flexible et sans pile qui se fixe à la paroi de la vessie pour détecter la plénitude. Puis, sans fil – ; En même temps -; Il transmet les données à une application pour smartphone afin que les utilisateurs puissent surveiller la plénitude de la vessie en temps réel.
L'étude sera publiée la semaine prochaine dans une revue Actes de l'Académie nationale des sciences (Avec des gens). Il représente le premier exemple de capteur bioélectronique permettant une surveillance continue de la fonction de la vessie sur une période prolongée.
Bien que ce nouvel appareil ne soit pas essentiel pour la personne moyenne, il pourrait changer la donne pour les personnes atteintes de paralysie, de spina bifida, de cancer de la vessie ou de maladie de la vessie en phase terminale – ; La fonction vésicale est souvent compromise et une intervention chirurgicale peut être nécessaire pour reconstruire la vessie. Le système de capteurs peut également permettre aux médecins de surveiller leurs patients à distance et en continu pour être plus informés – ; Et plus vite – ; Décisions de traitement.
« Si les nerfs de la vessie sont endommagés à la suite d'une intervention chirurgicale ou d'une maladie telle que le spina bifida, le patient perd souvent la sensation et ne se rend pas compte que la vessie est pleine », a déclaré Guillermo Amir de l'Université Northwestern, qui a codirigé les travaux. « Pour vider leur vessie, ils doivent souvent utiliser des cathéters, qui sont inconfortables et peuvent entraîner des infections douloureuses. Nous voulons éliminer l'utilisation de cathéters et aller au-delà des procédures actuelles de surveillance de la fonction vésicale, qui sont très invasives et très désagréables et doivent être effectué en milieu hospitalier ou clinique. » «
Amir est un expert en ingénierie régénérative et est professeur Daniel Hale Williams de génie biomédical à la McCormick School of Engineering de l'Université Northwestern et professeur de chirurgie à la Feinberg School of Medicine de l'Université Northwestern. Il dirige également le Centre d'ingénierie régénérative avancée et le programme de formation prédoctorale en ingénierie régénérative, financés par les National Institutes of Health.
Amir a codirigé l'étude avec John A. Rogers et Arun Sharma de l'Université Northwestern. Pionnier de la bioélectronique, Rogers est professeur Lewis Simpson et Kimberly Querrey de science et d'ingénierie des matériaux, de génie biomédical et de neurochirurgie à McCormick et Feinberg. Il dirige également l'Institut Querrey Simpson pour la bioélectronique. Sharma est professeur agrégé d'urologie à Feinberg et de génie biomédical à McCormick. Il est également directeur de la médecine régénérative en urologie pédiatrique au Stanley Mann Children's Research Institute de l'Ann and Robert H. Lurie pour enfants de Chicago.
Méthode d'action et résultats préliminaires
En raison de problèmes nerveux, cérébraux ou médullaires, des millions d’Américains souffrent de dysfonctionnement de la vessie. Ces problèmes peuvent provenir de malformations congénitales telles que le spina bifida – ; Où une personne est née avec une colonne vertébrale endommagée – ; Ou des blessures traumatiques subies à tout moment de la vie. Lorsqu’il n’est pas traité, un dysfonctionnement grave de la vessie peut provoquer des infections courantes et des problèmes pour uriner, entraînant éventuellement des lésions rénales affectant tout le corps. Permettre aux médecins de surveiller leurs patients à distance pourrait permettre des interventions plus rapides.
Pour surveiller la vessie, le nouvel appareil comprend plusieurs capteurs qui fonctionnent ensemble pour mesurer un facteur simple : le stress. Lorsque la vessie est pleine, elle se dilate. Plus la vessie est pleine, plus elle se dilate. Cet étirement tire le dispositif élastique pour signaler le stress. De même, lorsque la vessie se vide, elle se contracte, soulageant ainsi la pression exercée sur elle. Comme les capteurs détectent différents niveaux de pression, l'appareil utilise la technologie Bluetooth intégrée pour transmettre ces informations à un smartphone ou une tablette.
L’avancée clé ici est le développement de manomètres ultra-doux, ultra-minces et extensibles capables d’envelopper doucement la surface externe de la vessie, sans imposer de contraintes mécaniques sur les comportements normaux de remplissage et de miction.
Jean A. Rogers, Université Northwestern
Dans des études sur de petits animaux, le système a fourni avec succès des mesures en temps réel du remplissage et de la vidange de la vessie pendant 30 jours. Ensuite, dans une étude menée sur des primates non humains, le système a réussi à fournir des informations pendant huit semaines. Les chercheurs ont également démontré que les capteurs sont suffisamment sensibles pour détecter le stress provoqué par de très faibles quantités d’urine.
« Ce travail est le premier du genre à être développé pour un usage humain », a déclaré Amir. « Nous avons montré le potentiel à long terme de cette technologie. Selon le cas d'utilisation, nous pouvons concevoir la technologie pour qu'elle reste en permanence à l'intérieur du corps ou se dissolve sans danger une fois que le patient s'est complètement rétabli. »
Rajeunir la vessie et restaurer sa fonction
Bien que la nouvelle technologie soit bénéfique en soi, Amir la considère comme un élément d’un système entièrement intégré visant à restaurer la fonction de la vessie.
Le mois dernier, Amir et Sharma ont présenté un « patch vésical » prothétique biodégradable et flexible publié dans PNAS Nexus. Implanté avec les propres cellules souches du patient, le « patch » à base de citrate ; Appelé échafaudage pro-régénératif (PRS) – ; Il permet au chirurgien de reconstruire ou de reconstruire la vessie sans avoir à couper le tissu intestinal, ce qui constitue la norme clinique actuelle pour cette chirurgie. Le « patch », qui se dilate et se contracte avec le tissu original de la vessie, favorise la migration et la croissance des cellules de la vessie. Il se dissout ensuite lentement, laissant derrière lui du nouveau tissu vésical. Les chercheurs ont démontré que le nouveau tissu est resté efficace tout au long de la période d'étude de deux ans.
« Nous travaillons à combiner notre technologie de rajeunissement de la vessie avec une nouvelle technologie de surveillance sans fil de la vessie pour restaurer la fonction de la vessie et surveiller la récupération post-chirurgicale », a déclaré Amir. « Ce travail nous rapproche de la réalité des systèmes régénératifs intelligents, qui sont des dispositifs implantables induisant une régénération, capables de scanner leur microenvironnement, de rapporter sans fil ces résultats à l'extérieur du corps (au patient, au soignant ou au fabricant) et de permettre- demande ou réponses programmées pour changer de cap et améliorer les performances de l’appareil ou sa sécurité.
« Cette technologie représente une avancée majeure, car il n'existe actuellement aucune autre approche basée sur l'ingénierie tissulaire disponible pour ces patients », a déclaré Sharma. « Je suis convaincu que cela contribuera à améliorer la qualité de vie de nombreux patients qui pourront désormais éviter l'utilisation de tissus intestinaux et leurs innombrables complications. »
Suivant : Uriner à la demande
Amir continue de travailler avec Rogers et Sharma pour intégrer de nouvelles fonctionnalités au système. Ils explorent actuellement les moyens par lesquels l'implant peut stimuler la vessie pour provoquer la miction à la demande.
« En plus de surveiller le processus de remplissage, l'application pourra envoyer des avertissements au patient, puis le diriger vers l'emplacement des toilettes les plus proches », a déclaré Amir. « Un jour également, les patients pourront provoquer la miction, à la demande, via leur smartphone. »
Amir, Sharma et Rogers sont membres du Simpson-Query Institute for Nanobiotechnology. Amir et Rogers sont également membres de l'Institute for Life Process Chemistry et de l'Institut international de nanotechnologie. Rogers est membre du Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center de l'Université Northwestern.
L’étude, « Un système bioélectronique sans fil implantable pour surveiller la fonction de la vessie après une récupération chirurgicale », a été soutenue par l’Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales et l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bio-ingénierie.