Onderzoekers van de National University of Ireland Galway (NUI Galway), Massachusetts Institute of Technology en AMBER, het SFI Research Center for Advanced Materials and BioEngineering Research heeft vandaag (donderdag, 29 augustus) kondigde een belangrijke doorbraak aan in zachte robotica die patiënten zou kunnen helpen die in-situ (geïmplanteerde) medische hulpmiddelen nodig hebben, zoals borstimplantaten, gangmakers, neurale sondes, glucosebiosensoren en apparaten voor het afleveren van medicijnen en cellen.

De markt voor implanteerbare medische apparaten wordt momenteel geschat op ongeveer US $ 100 miljard (2019) met een aanzienlijk groeipotentieel in de toekomst naarmate nieuwe technologieën voor medicijnafgifte en gezondheidsmonitoring worden ontwikkeld. Deze apparaten zijn niet zonder problemen, gedeeltelijk veroorzaakt door de lichaamseigen beschermingsreacties. Deze complexe en onvoorspelbare reacties op vreemde lichamen verslechteren de werking van het apparaat en beperken de langetermijnprestaties en therapeutische werkzaamheid van deze apparaten drastisch.

Een dergelijke reactie op een vreemd lichaam is fibrose, een proces waarbij een dicht vezelig kapsel het geïmplanteerde hulpmiddel omringt, wat het falen van het hulpmiddel kan veroorzaken of de functie ervan kan belemmeren. Implanteerbare medische apparaten hebben verschillende uitvalpercentages die kunnen worden toegeschreven aan fibrose, variërend van 30 procent tot 50 procent voor implanteerbare pacemakers of 30 procent voor mammoplastiekprothesen. In het geval van biosensoren of apparaten voor toediening van medicijnen/cellen kan de dichte vezelige capsule die zich rond het geïmplanteerde apparaat kan ophopen, de functie ervan ernstig belemmeren, met gevolgen voor de patiënt en kosten voor de gezondheidszorg.

Een radicaal nieuwe visie voor medische hulpmiddelen om dit probleem aan te pakken werd vandaag gepubliceerd in het internationaal gerespecteerde tijdschrift, Wetenschap Robotica . De studie werd geleid door onderzoekers van NUI Galway, MIT en het SFI onderzoekscentrum AMBER, onder andere. Het onderzoek beschrijft het gebruik van zachte robotica om de reactie van het lichaam op geïmplanteerde apparaten te wijzigen. Zachte robots zijn flexibele apparaten die in het lichaam kunnen worden geïmplanteerd.

De transatlantische samenwerking van wetenschappers heeft een klein mechanisch aangedreven zacht robotapparaat gecreëerd dat bekend staat als een dynamisch zacht reservoir (DSR) waarvan is aangetoond dat het de opbouw van de vezelige capsule aanzienlijk vermindert door de omgeving te manipuleren op de interface tussen het apparaat en de lichaam. Het apparaat maakt gebruik van mechanische oscillatie om te moduleren hoe cellen rond het implantaat reageren. In een bio-geïnspireerd ontwerp, de DSR kan op microscoopschaal van vorm veranderen via een aandrijfmembraan.

Professor Ellen Roche, senior co-auteur van de studie en assistent-professor aan het MIT, en een voormalig onderzoeker bij NUI Galway die in 2017 internationale bekendheid verwierf voor haar werk bij het creëren van een zachte robotarm om patiënten met hartfalen te helpen, zei:"Deze studie laat zien hoe mechanische verstoringen van een implantaat de respons van het vreemde lichaam van de gastheer kunnen moduleren. Dit heeft een enorm potentieel voor een reeks klinische toepassingen en zal hopelijk leiden tot veel toekomstige samenwerkingsstudies tussen onze teams."

Professor Garry Duffy, Professor in Anatomie bij NUI Galway en AMBER Principal Investigator, en een senior co-auteur van de studie, toegevoegd:"We zijn van mening dat de ideeën die in dit document worden beschreven, toekomstige medische apparaten en hun interactie met het lichaam kunnen transformeren. We zijn erg enthousiast om deze technologie verder te ontwikkelen en samen te werken met mensen die geïnteresseerd zijn in het potentieel van zachte robotica om apparaten beter te integreren voor langer gebruik en superieure patiëntresultaten. Het is fantastisch om de samenwerking met de Dolan- en Roche-labs op te bouwen en voort te zetten, en om een ​​trans-Atlantisch netwerk van zachte robotici te ontwikkelen."

De eerste auteur van de studie Dr. Eimear Dolan, Docent Biomedical Engineering aan NUI Galway en voormalig onderzoeker in de Roche en Duffy labs van MIT en NUI Galway, zei:"We zijn erg verheugd om deze studie te publiceren, omdat het een innovatieve benadering beschrijft om de reactie van vreemde lichamen te moduleren met behulp van zachte robotica. Ik heb onlangs een Science Foundation Ireland Royal Society University Research Fellowship ontvangen om deze technologie naar voren te brengen met een focus op Type 1 diabetes. Het is een voorrecht om met zo'n getalenteerd multidisciplinair team te werken en ik kijk ernaar uit om samen te blijven werken."