柔性植入裝置可智能控制藥物釋放

      據(jù)《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》雜志30日報道,愛爾蘭戈爾韋大學(xué)和美國麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊詳細(xì)介紹了醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的一項突破:他們創(chuàng)建了一種智能植入式裝置,可在給藥的同時感知藥物何時開始被排斥,并能借助人工智能(AI)改變形狀以調(diào)整釋放的藥物劑量,同時還可減小疤痕組織的影響,該技術(shù)可為患者提供智能、持久、量身定制的治療。

研究團(tuán)隊最初開發(fā)的第一代裝置,沒有考慮到不同患者個體反應(yīng)不同,最終導(dǎo)致疤痕組織將其包裹起來,妨礙了裝置的應(yīng)用。此次,他們利用AI技術(shù)使裝置能夠?qū)χ踩氕h(huán)境作出反應(yīng),并有可能減少疤痕組織的形成而保持更長的使用壽命。

柔性機(jī)器人植入物可在體內(nèi)進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動,如充氣和放氣,這種定時、重復(fù)或變化的動作有助于防止疤痕組織形成。

植入式裝置中的一項關(guān)鍵技術(shù)是導(dǎo)電多孔膜,它可感知毛孔何時被疤痕組織堵塞。當(dāng)細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)生的物質(zhì)阻礙通過細(xì)胞膜的電信號時,它會檢測到阻塞的發(fā)生。

研究人員測量了膜上的電阻抗和疤痕組織的形成,發(fā)現(xiàn)了二者的相關(guān)性。他們還開發(fā)和部署了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法,無論纖維化程度如何,該算法均可預(yù)測實現(xiàn)一致給藥所需的驅(qū)動次數(shù)和力度。通過計算機(jī)模擬,研究人員還探索了該裝置隨時間推移釋放藥物的潛力。研究表明,改變驅(qū)動裝置移動或改變形狀的次數(shù)和力度,可使裝置釋放更多藥物,有助于繞過已形成的疤痕組織。

【總編輯圈點】

疤痕會損傷正常組織的結(jié)構(gòu)和功能,影響身體健康和美觀。而疤痕可以看成是纖維化的一種表現(xiàn),纖維細(xì)胞增殖不會自行消失,本文這種植入物最大的特點,就是其不僅可減少纖維化的程度,而且無論纖維化已到怎樣的發(fā)展階段,都可隨時間推移感知疤痕組織,并智能地控制藥物釋放。憑借這一能力,該裝置還將在更廣泛的個性化、精確給藥方面發(fā)揮巨大潛力。

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