В США тестируют робота, стимулирующего рост тканей внутренних органов

Сотрудникам Бостонской детской больницы удалось создать робота, который за несколько недель удлиняет поврежденные участки пищевода на 75%.
В США тестируют робота, стимулирующего рост тканей внутренних органов

Имплантируемый программируемый медицинский робот может постепенно удлинять трубчатые (полые) органы, применяя силу тяги - стимулируя рост ткани в слабых органах без вмешательства в функцию органа или причинения дискомфорта, сообщают исследователи в Бостонской детской больнице.

Роботизированная система, описанная сегодня в Science Robotics, вызывала пролиферацию клеток и удлиняла часть пищевода у большого животного примерно на 75%, тогда как животное бодрствовало и не было ограничено в движениях. Исследователи говорят, что система может лечить атрезию (редкий врожденный дефект, при котором отсутствует часть пищевода), а также может использоваться для удлинения тонкой кишки при синдроме короткой кишки.

Наиболее эффективна данная операция для длиннозонной атрезии пищевода, которая лечится сегодня методом Фокера, используя швы, закрепленные на спине пациента, чтобы постепенно подтягивать пищевод. Чтобы предотвратить разрывание пищевода, пациенты должны быть полностью обездвижены, для этого прибегают к медикаментозной коме и искусственной вентиляции легких в течение одной-четырех недель. Длительный период иммобилизации может также вызвать медицинские осложнения, такие как повреждения костей и сгущение крови.

«Этот проект демонстрирует доказательство того, что миниатюрные роботы могут стимулировать рост органа внутри живого существа для восстановления или замены тканей, избегая при этом седативного воздействия и паралича, требуемого для самых сложных случаев атрезии пищевода, - рассказал Рассел Дженнингс, доктор медицины, директор по хирургии Центра лечения пищевода и дыхательных путей в Бостонской детской больнице, а также участник данного проект, - Потенциальное использование таких роботов еще предстоит полностью изучить, но они, безусловно, будут применены при лечении многих органов в ближайшем будущем».

Моторизованное роботизированное устройство прикреплено только к пищеводу, так что пациент может свободно передвигаться. Покрытый гладкой, биосовместимой, водостойкой «кожей», он включает в себя два крепежных кольца, расположенных вокруг пищевода. Программируемый блок управления вне тела применяет регулируемые силы тяги к кольцам – медленно и неуклонно тянет ткань в нужном направлении.

Устройство было протестировано на пищеводах свиней. Расстояние между двумя кольцами, которые тянут пищевод в противоположные стороны, увеличивалось на 2,5 миллиметра ежедневно в течение 8-9 дней. Животные могли нормально питаться, даже если устройство применяло тягу к пищеводу и не проявляли никаких признаков дискомфорта.

На 10-й день сегмент пищевода в среднем увеличился на 77%. Обследование ткани показало пролиферацию клеток пищевода (разрастание ткани организма путем размножения клеток делением). Орган также сохранял нормальный диаметр.

«Это показывает, что мы не просто растягивали пищевод - он удлинялся за счет роста клеток», - говорит Пьер Дюпон, доктор философии, старший исследователь проекта и руководитель детской кардиологической биоинженерии в Бостонской детской больнице.

Исследовательская группа теперь начинает тестировать роботизированную систему на крупной модели короткого кишечника на животных. В то время как многозонная атрезия пищевода встречается довольно редко, распространенность синдрома короткой кишки встречается значительно чаще. Короткий кишечник может быть вызван некротизирующим энтероколитом у новорожденных, болезнью Крона у взрослых, серьезной инфекцией или раком, требующим удаления большого сегмента кишечника.

«Синдром короткой кишки является разрушительной болезнью, требующей, чтобы пациенты получали препараты внутривенно, - говорит гастроэнтеролог Питер Нго, доктор медицинских наук, соавтор исследования. - Это, в свою очередь, может привести к печеночной недостаточности, иногда требующей трансплантации печени или мультивисцеральных резекций, результаты, которых являются разрушительными и дорогостоящими».

Команда надеется получить поддержку для продолжения испытаний устройства на крупных животных и в конечном итоге провести клинические испытания. Они также будут проверять другие функции.

«Никто не знает, какую силу нужно применить к органу, чтобы стимулировать рост, - объясняет Дюпон. - Сегодня, фактически, мы даже не знаем, какие силы мы применяем клинически. Все это основано на опыте хирурга. Роботизированное устройство может найти наилучшие показатели применяемой силы, а затем точно применить их».

 

Фото: Бостонская детская больница

Самые актуальные новости и лайфхаки читайте в наших оперативных подборках: подпишитесь на наш канал в Telegram.