Исследовательские группы из Университета Голуэя и Массачусетского технологического института, MIT, рассказали о прорыве в технологии медицинских устройств, который может привести к интеллектуальному, длительному и индивидуальному лечению пациентов благодаря мягкой робототехнике и искусственному интеллекту. В рамках трансатлантического сотрудничества было создано интеллектуальное имплантируемое устройство, которое может вводить лекарство и одновременно определять, когда оно начинает отторгаться, а также использовать искусственный интеллект для изменения формы устройства с целью поддержания дозировки лекарства и одновременного преодоления образования рубцовой ткани. Исследование опубликовано в журнале Science Robotics. Технологии имплантируемых медицинских устройств обещают открыть возможности для передовых терапевтических вмешательств в здравоохранение, таких как высвобождение инсулина для лечения диабета, однако основной проблемой, сдерживающей развитие таких устройств, является реакция пациента на инородное тело. Доктор Рейчел Битти (Rachel Beatty) из Университета Голуэя, один из ведущих авторов исследования, пояснила:
Исследовательская группа Университета Голуэя и Массачусетского технологического института первоначально разработала гибкие устройства первого поколения, известные как мягкие роботизированные имплантаты, для улучшения доставки лекарств и уменьшения фиброза. Несмотря на успех, команда считает эту технологию универсальной, поскольку она не учитывала реакцию отдельных пациентов, а также прогрессирующий характер фиброза, при котором вокруг устройства образуется рубцовая ткань, инкапсулирующая его, препятствующая и блокирующая его назначение, что в конечном итоге приводит к его отказу. Последнее исследование, опубликованное сегодня в журнале Science Robotics, демонстрирует, как с помощью искусственного интеллекта удалось значительно усовершенствовать технологию, сделав ее чутко реагирующей на условия имплантата и способной стать более долговечной, защищаясь от естественного стремления организма отторгнуть инородное тело. Доктор Битти добавляет:
Исследовательская группа применила новый метод уменьшения образования рубцовой ткани, известный как механотерапия, когда мягкие роботизированные имплантаты совершают регулярные движения в организме, например, надуваются и сдуваются. Приуроченные к определенному времени, повторяющиеся или разнообразные движения помогают предотвратить образование рубцовой ткани. Ключевым элементом передовой технологии в имплантируемом устройстве является проводящая пористая мембрана, которая чувствует, когда поры блокируются рубцовой тканью. Она обнаруживает блокировку, поскольку клетки и материалы, вырабатываемые клетками, блокируют электрические сигналы, проходящие через мембрану. Исследователи измерили электрический импеданс и образование рубцовой ткани на мембране, обнаружив корреляцию. Также был разработан и внедрен алгоритм машинного обучения для прогнозирования необходимого количества и силы срабатываний для достижения стабильного дозирования лекарственных препаратов независимо от степени фиброза. С помощью компьютерного моделирования исследователи также изучили возможности устройства по высвобождению лекарственных средств с течением времени при наличии окружающей фиброзной капсулы различной толщины. Исследование показало, что изменение силы и количества движений и изменений формы устройства позволяет ему высвобождать большее количество лекарства, что помогает обойти накопление рубцовой ткани. Профессор Эллен Рош, профессор машиностроения Массачусетского технологического института, сказала:
Профессор Гэрри Даффи, профессор анатомии и регенеративной медицины Университета Голуэя, старший автор исследования, добавил:
Исследовательская группа считает, что их прорыв в области медицинских устройств может проложить путь к созданию полностью независимых имплантатов с замкнутым циклом, которые не только уменьшают фиброзную инкапсуляцию, но и чувствуют ее со временем, а также интеллектуально регулируют активность высвобождения лекарств в ответ на нее. Профессор Даффи заключает:
30.08.2023 |
Хайтек
В УрФУ разработали технологию 3D-печати из жаропрочных титановых сплавов | |
Технологию создания жаропрочных сплавов на&nbs... |
Ученые ЮУрГУ предложили уникальную технологию повышения надежности сварки | |
Уникальную технологию повышения надежности сва... |
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС | |
Первый российский комплект интегральных схем д... |
Российские ученые приблизились к созданию искусственной сетчатки | |
Оптоэлектронный синапс — мемристор ... |
Экологичная замена полиэтиленовым упаковкам разработана в МГУ | |
Биоразлагаемый полимер — полипропил... |
CS: Создана технология производства компонентов для шампуней и лекарств | |
Исследователи из России и Китая разр... |
APN: Фотонные вычисления помогут продвинуться в области аналоговых вычислений | |
Дифференциальные уравнения с частными про... |
Ученые НИТУ МИСИС разработали магнитные микропровода для имплантатов и датчиков | |
Новые ультратонкие аморфные микропровода, кото... |
NP: Открыт новый метод, предлагающий решения для сложных задач визуализации | |
Новый метод вычислительной голографии позволяе... |
В Пермском Политехе усовершенствовали алгоритм оценки состояния оборудования | |
Для оценки состояния оборудования или все... |
NP: Создана фотонная решетка, способная манипулировать квантовыми состояниями | |
Синтетическую фотонную решетку, которая может ... |
Physical Review C: Синтезирован новый изотоп плутония | |
Физики из Китая выяснили, что период... |
В КФУ импортозаместили катализатор, который уже используют на предприятии СИБУРа | |
Технологию производства катализатора скелетной... |
LS&A: Кремниевые метаповерхности открыли доступ к инфракрасной визуализации | |
Инфракрасная визуализация помогает лучше понят... |
ACIE: Синтезированы молекулы, обратимо меняющиеся под воздействием света и тепла | |
В эпоху облачных хранилищ мало кто создае... |
PRXQ: Создана гибридная технология исправления ошибок в квантовых вычислениях | |
Одна из главных задач в создании ква... |
V&PP: Ученые приблизились к созданию печатной активной электроники | |
Активная электроника, которая управляет электр... |
NatComm: Киригами поможет усовершенствовать антенны для беспроводных технологий | |
Будущее беспроводных технологий – от&nbs... |
MIT: С новой технологией 3D-печати — выше скорость изготовления и меньше отходов | |
Если использовать 3D-принтер специальным образ... |
Nature Methods: Ученые добились нанометрового разрешения с обычным микроскопом | |
Более простой и недорогой способ получени... |
PRL: Свет помог визуализировать магнитные домены квантовых антиферромагнитов | |
Визуализировать с помощью света магнитные... |
Science: Найден святой грааль для каталитической активации алканов | |
Новый метод активации алканов, разработанный и... |
AENM: Создан новый метод синтеза для снижения температуры спекания электролитов | |
Новый метод синтеза электролитов разработали у... |
Advanced Science: Разработан клей, отлично схватывающий во влажных условиях | |
Учёные разработали новый клей, вдохновлённые о... |
Advanced Science: Ученые предложили освободить мозг роботов для сложных задач | |
Инженеры придумали, как передавать робота... |
Открыт метод 3D-полимеризации с использованием маломощных лазерных осцилляторов | |
Прямая лазерная запись, LDW, с использова... |
SciAdv: Состоялась первая успешная демонстрация двухмедийной NV-лазерной системы | |
Измерение крошечных магнитных полей, таких как... |
В ПНИПУ нашли способ сохранить данные после тестов высокотехнологичных изделий | |
Стендовые испытания — важный этап р... |
Advanced Materials: ИИ ускоряет открытие энергетических и квантовых материалов | |
Новый инструмент на основе искусственного... |
В КНИТУ получили суперконструкционный полимер для медицины | |
Учёные сразу нескольких кафедр КНИТУ вместе с&... |