Робот, управляющий док-станцией в кишечнике
Представьте себе грузовую ракету, пристыковывающуюся к Международной космической станции. Ракета герметично присоединяется к станции, чтобы можно было передать груз. А теперь представьте себе миниатюрную версию этого процесса внутри вашего тела.
Итальянские ученые создали роботизированную систему, способную осуществлять подобную доставку, которая функционирует полностью внутри кишечника. Система включает в себя робота для доставки инсулина, который хирургически имплантируется в брюшную полость, и проглатываемые магнитные капсулы, которые пополняют запасы инсулина в роботе.
Разработчики протестировали свою систему на трех свиньях-диабетиках. Система успешно контролировала уровень глюкозы в крови свиней в течение нескольких часов, согласно результатам, опубликованным сегодня в журнале Science Robotics.
Устройство размером с раскладной телефон хирургическим путем имплантируется вдоль брюшной стенки, соединяясь с тонким кишечником. Устройство доставляет инсулин в жидкость в этом пространстве. Когда в резервуаре имплантата заканчивается лекарство, магнитная капсула, наполненная инсулином, отправляется в него, чтобы пополнить запасы.
Вот как процедура пополнения запасов теоретически может работать у людей. Пациент проглатывает капсулу, как таблетку, и она естественным образом перемещается по пищеварительной системе, пока не достигнет участка тонкой кишки, где установлен имплантат. Используя магнитные поля, имплантат притягивает капсулу к себе, поворачивает ее и устанавливает в правильное положение. Затем имплантат прокалывает капсулу выдвижной иглой и закачивает инсулин в резервуар. Чтобы добраться до капсулы, игла должна пробить тонкий слой ткани кишечника.
Имплантат содержит четыре привода, которые управляют стыковкой, движением иглы, объемом резервуара и аспирацией, а также насосом. Мотор, отвечающий за стыковку, вращает магнит для маневрирования капсулы на месте. По словам авторов, дизайн был вдохновлен промышленными роботами для осмотра труб.
После пополнения инсулина имплантат высвобождает капсулу, позволяя ей естественным образом пройти через пищеварительный тракт и вывестись из организма. Магнитные поля, контролирующие стыковку и высвобождение капсулы, управляются беспроводным способом с помощью внешнего программирующего устройства и могут быть включены или выключены. Аккумулятор имплантата заряжается беспроводным способом от внешнего устройства.
Такая система доставки может оказаться полезной для людей с диабетом первого типа, особенно для тех, кто вынужден вводить инсулин в свой организм несколько раз в день.
В продаже имеются инсулиновые помпы, но они требуют внешнего оборудования, которое доставляет лекарство через трубку или иглу, проникающую в тело. Существуют также имплантируемые инсулиновые помпы, но эти устройства должны пополняться через трубку, выступающую из тела, что приводит к бактериальным инфекциям; такие системы не пользуются популярностью.
Такая система может оказаться полезной для доставки лекарств и при других заболеваниях, например, для химиотерапии людей с раком яичников, поджелудочной железы, желудка и толстой кишки.
Сейчас разработчики работают над более надежной герметизацией имплантированного устройства.
