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
Неоднородная мягкость тел позволяет создавать более мягкие аморфные материалы | |
Ученые из Токийского столичного университ... |
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений | |
Для инженеров, работающих над мягкой робо... |
Инструмент прогнозирования ускорит исследования в области сверхпроводников | |
Функциональность многих современных передовых ... |
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний | |
Ученые из Университета Падерборна примени... |
Физики впервые услышали звуки "схлопывания" тепла в сверхтекучей жидкости | |
В большинстве материалов тепло предпочитает ра... |
Nature Communications: Ученые придумали, как защитить золотые катализаторы | |
Впервые исследователи, в том числе и... |
Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов | |
Используя простой метод solvent sieve, исследо... |
Создан новый сверхпроводник из иридия, циркония и платины с хиральной структурой | |
Исследователи из Токийского университета ... |
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет | |
Исследователи из Токийского университета ... |
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути | |
Исследователи из Принстона применили спле... |
Создано доступное и экологичное решение для плоских дисплеев и носимой техники | |
Исследовательская группа под руководством... |
Разработан экологичный способ производства проводящих чернил для электроники | |
Исследователи из Университета Линчепинга,... |
AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей | |
С появлением таких новых отраслей, как ис... |
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света | |
В основе глобальной интернет-связи лежит оптич... |
Создан новый держатель образцов для измерения температур в сверхмалом диапазоне | |
Группа специалистов из Helmholtz-Zentrum ... |
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения | |
Мемристорные устройства представляют собой кат... |
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников | |
Замещающее легирование чужеродными элементами ... |
eLight: Разработан подход для создания сверхчувствительных сенсоров | |
Датчики — важнейшие инструменты для... |
Монополи фазы Берри применили для создания высокотемпературных спинтроников | |
Спинтроники — это электронные ... |
Создан новый подход для разработки новых оптических устройств для биомедицины | |
Интегрированные сети распределения, обработки ... |