Forskare från National University of Ireland Galway (NUI Galway), Massachusetts Institute of Technology och AMBER, SFI Research Centre for Advanced Materials and Bioengineering Research har idag (torsdag, kl. 29 augusti) tillkännagav ett betydande genombrott inom mjuk robotik som kan hjälpa patienter som behöver in-situ (implanterad) medicinsk utrustning som bröstimplantat, pacemakers, neurala sonder, glukosbiosensorer och läkemedels- och celltillförselanordningar.

Marknaden för implanterbara medicintekniska produkter uppskattas för närvarande till cirka 100 miljarder USD (2019) med betydande tillväxtpotential in i framtiden när ny teknik för läkemedelsleverans och hälsoövervakning utvecklas. Dessa enheter är inte utan problem, orsakas delvis av kroppens egna skyddsreaktioner. Dessa komplexa och oförutsägbara främmande kroppssvar försämrar enhetens funktion och drastiskt begränsar dessa enheters långsiktiga prestanda och terapeutiska effektivitet.

Ett sådant främmande kroppssvar är fibros, en process där en tät fibrös kapsel omger den implanterade anordningen, vilket kan orsaka anordningsfel eller försvåra dess funktion. Implanterbara medicintekniska produkter har olika felfrekvenser som kan hänföras till fibros som sträcker sig från 30 procent till 50 procent för implanterbara pacemakers eller 30 procent för mammoplastikproteser. När det gäller biosensorer eller läkemedels-/celltillförselanordningar kan den täta fibrösa kapseln som kan byggas upp runt den implanterade enheten allvarligt hindra dess funktion, med konsekvenser för patienten och kostnader för hälso- och sjukvården.

En radikal ny vision för medicinsk utrustning för att ta itu med detta problem publicerades idag i den internationellt respekterade tidskriften, Vetenskapsrobotik . Studien leddes av forskare från NUI Galway, MIT och SFI forskningscentrum AMBER, bland andra. Forskningen beskriver användningen av mjuk robotik för att modifiera kroppens svar på implanterade enheter. Mjuka robotar är flexibla enheter som kan implanteras i kroppen.

Det transatlantiska partnerskapet mellan forskare har skapat en liten mekaniskt aktiverad mjuk robotenhet känd som en dynamisk mjuk reservoar (DSR) som har visat sig avsevärt minska uppbyggnaden av den fibrösa kapseln genom att manipulera miljön vid gränssnittet mellan enheten och kropp. Enheten använder mekanisk oscillation för att modulera hur celler reagerar runt implantatet. I en bioinspirerad design, DSR kan ändra sin form i mikroskopskala genom ett manövermembran.

Professor Ellen Roche, senior medförfattare till studien och biträdande professor vid MIT, och en före detta forskare vid NUI Galway som vann internationellt beröm 2017 för sitt arbete med att skapa en mjuk robothylsa för att hjälpa patienter med hjärtsvikt, sade:"Denna studie visar hur mekaniska störningar av ett implantat kan modulera värdens främmande kroppssvar. Detta har stor potential för en rad kliniska tillämpningar och kommer förhoppningsvis att leda till många framtida samarbetsstudier mellan våra team."

Professor Garry Duffy, Professor i anatomi vid NUI Galway och AMBER huvudforskare, och en senior medförfattare till studien, tillade:"Vi känner att idéerna som beskrivs i detta dokument kan förändra framtida medicinsk utrustning och hur de interagerar med kroppen. Vi är mycket glada över att utveckla denna teknik ytterligare och att samarbeta med människor som är intresserade av potentialen hos mjuk robotik för att bättre integrera apparater för längre användning och överlägsna patientresultat. Det är fantastiskt att bygga och fortsätta samarbetet med Dolan och Roche-labb, och att utveckla ett transatlantiskt nätverk av mjuka robotister."

Första författaren till studien Dr. Eimear Dolan, Lektor i biomedicinsk teknik vid NUI Galway och tidigare forskare i Roche och Duffy labs vid MIT och NUI Galway, sa:"Vi är mycket glada över att publicera den här studien eftersom den beskriver ett innovativt tillvägagångssätt för att modulera reaktionen på främmande kroppar med hjälp av mjuk robotik. Jag fick nyligen ett Science Foundation Ireland Royal Society University Research Fellowship för att föra denna teknik framåt med fokus på typ 1 diabetes. Det är ett privilegium att få arbeta med ett så talangfullt multidisciplinärt team och jag ser fram emot att fortsätta arbeta tillsammans."