El potencial dels components biomàtics Pancreas reajuntats Biològics i Mecnològics

El desenvolupament dels sistemes bioacràtics representa un progrés significatiu en el tractament de la diabetis. Aquests dispositius innovadors intenten imitar les funcions naturals del pàncrees mitjançant la integració dels components biològics i mecànics per regular nivells de sang. Per a milions d' individus vivint amb la diabetis 1, la càrrega diària de monitoratge glucàclid, la insulina fa i el risc constant d' hipotagèmia segueix sent un repte persistent. Els sistemes biomàtics ofereixen un camí cap al control de la biofòfil, i reduint tant el perill d' hipocèmia com el de la hipergèctic. Per combinar el muntatge de la precisió dels sensors i la biologia de la biologia biològica que tenen un nivell de biologia complet de sistemes de biologia, sense la tecnologia, sense un sistema de biologia biològica, sense un sistema de gènere, sense un nivell de biologia global, i la mecànica, sense una regulació que ha aconseguit el canvi de lleis que no han aconseguit sinó que no han aconseguit el canvi de la biologia global de la biologia propi nivell de la biologia.

Els sistemes Biologia darrere de Bioologia artificial Pancreas

Funció de cel· la i Sloucosa Sense

Al nucli de qualsevol bionomal és el component biològic de la detecció glucucose i la insulina. El pàncrees natural ho aconsegueix a través de clústerals de cèl· lules anomenada "matenals de Langerhans," que conté cèl·lules beta que deixen la insulina en resposta a l' augment de nivells de sang. En sistemes biomàtics, aquestes cèl· lules es duen a terme l' hora de la lingüística o les cèl· lules derivades de les cèl· lules mare, la cultura, i després s' inclouen dins d' un dispositiu que els protegeixen immun cop d' hora de contaminació. Les cèl· lules han de mantenir correctament en sentit a la insulina, canvia de manera que es redueixi en una concentració i en secret i en la insulina amb els programes de pesca. [FLT] [FEVEVEVEVEVET] [FT] [FT]] [DEDEVAN]]] [DEVEV]] [DEVEV]]] [FTANANANANANANANANAN]] [F

Productors Stem-Dinerd Insulin

Un dels desenvolupaments més prometedors en aquest camp és l' ús de cèl·lules gícules de cèl· lules mare. Perquè els donants multins són poc lents, les fonts de cèl· lules escalables són necessàries per a l' adopció clínic. En les cèl· lules mare molt agregables (iPSC) i les cèl· lules mare embrionàries es poden dirigir per diferenciar en cèl· lules mare de la insulina que s' assemblen a les cèl· lules natives de manera més ràpida. Les empreses com les Parmacèutiques Vertexèctica i ViaCyte tenen avançades en proves clínics, amb els resultats que mostren que les cèl· lules mare- les cèl· lules mare són es poden enflectives i produir en la insulina per a més d' un any que un dispositiu. Quan un microtericictiu que evita que evita que no es converteix en el sistema biològic, aquestes cèl· lules es converteix en un component biològic imul· lules.

Evestruccions encapsulat

La capa de la encapsulat és la interfície crítica entre les cel· les vives i el sistema immune. Hi ha diverses característiques que s' acosten a l' ordinador, cadascuna amb diferents decisions:

  • [[FLT: 0]Macreloe Martulation: [[[FLT:] Les cel· les es col·loquen dins d' una habitació més gran o pucla, sovint fetes de membrables membrables membrables amb meritines que permeten gluches, insulina, oxigen i nutrients per passar mentre es describeixen les cel· les immunes i anticossos. Exemples inclouen el dispositiu Entracap des de ViaCyte i el sistema Beta-2 defèdic.
  • [[FLT: 0]Micreeloocaption: [[[FLT: 1] ] istlets o petits clústers de cel· les són abrics amb una capa fina hidrogel, normalment basats en alginat, que proveeix protecció immune mentre que la maximitza l' àrea de superfície per a intercanvis nutricionals. Les micropiàctiques es poden injectar en discapacitament, oferint una ruta menys invasiva.
  • [[FLT: 0] NOanocoing: [[[[FLT:] Ultrain pímer capes aplicats directament a superfícies cel· la ofereixen resistència mínima de difusió i reducció de la resposta del cos estranger. Les tècniques de capes d' assemblador de capa poden crear subultives que es mantinguin la continuïtat de cel· la i la funció.

Cada estratègia ha d' adreçar el repte d'oxigen i el de lliurament nutricional: Les cèl·lules emoides depenen de difusió del teixit circumdat, i els subministraments inadequats són perseguits per a superar aquesta limitació i la pèrdua de funcions. Les inovacions en oxigen i els dissenys vasculars i vasculars s' estan perseguits activament per a superar aquesta limitació.

Consideracions Mecnical d'enginyeria

Sensors de monitoratge continuós

Mentre que les cèl·lules biològiques proporcionen el domini de glucoès intrínseca, els components mecànics d' un pàncrees sovint inclouen monitors continus (CGM) per a la redundància, calibratge i monitorització de seguretat. Sistemes moderns, com ara els de Dexcom i Abboteig, ara es vol dir una relació relativa (MARD) que s'acosta al 10%, significa que la seva precisió s'acosta a les mesures de dit paletàries. En l' enhorabona CGM amb un algoritme de control permet detectar el sensor de deriva o ajustar la cel· la insulina. La combinació de la disfunció biològica i el sensual electrònica crea una arquitectura segura: si no es pot mantenir una defun definar, l' altre control de manera que pugui mantenir el control de control.

Ondulin Pumptures i microfluídics

En cas de material biomat de pàncrees es poden passar per dues rutes principals:

  • [[FLT: 0] Directorular tecitat cel· la: [[[FLT] Les cèl· lules emecutes deixen anar la insulina directament al teixit circumsing o torrent sanguini, un anàloà a un òrgan transplancat. Aquesta ruta proporciona la més fresiològica hepatic-portal gradient a la insulina però requereix que tanqui la integració amb la vsulable.
  • [[FLT: 0] Electromecànica augment de la bomba: [[[FLT: 1] Una bomba mini aturitzada proporciona la insulina des d' una reserva externa per a una sortida cel· la addicional. Aquesta aproximació permet la taxa exacta de basal i els productes i la entrega de les cel· les es poden compensar o no suficients. Les empreses com Tand Diabets Cares i Instule han desenvolupat bombes que poden tenir algorismes de control.

Els avenços recents en la tecnologia microfluídic han habilitat la creació de dispositius biofluítics que han incorporat càmeres de cultiu cel·lular, sensors glucoques i micropumps en una única plataforma. Aquests sistemes microfluídics integrats de microfluídics que redueixen el volum mort, millorar el temps de resposta, i minimitzar el dispositiu de petjada.

Algorismes de control i Intel·ligència artificial

El sistema de control que coordenades components biològics i mecànics és el cervell del dispositiu híbrid. Els sistemes primers van usar simples tipus de control proporcionalment (PPID) controladors de control, però les implementacions modernes emprades pel model de control de la lògica condivativa (MPC) i els algoritmes de lògica intransiu. Aquests controladors avançats poden anticipar tendències de gluoses basades en dades històriques, anuncis i patrons d' activitats, s' ajusten els models de la insulina preemponitius. Els models d' aprenentatge de la insulina entrenats en grans conjunts de dades de control continu i els registres de la insulina estan integrats per controlar els paràmetres personals de la recerca individuals dels pacients. [FLT: 0] Enginyeria biovencial [F1]: El nom del diari [FLT] ha mostrat als sistemes de comunicació i abastament en la gravació de la llengua biològica, i el 60% de la llengua, i l' augmenten els valors de la llengua, junt amb el 80 per a una teràpia de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció de producció

Reptes d'integració i biocompatibilitat

Resposta del cos estranger i Fibriosis

La funció biocàmica més formidable de llarg a llarg termini és la resposta del cos estranger. Quan qualsevol dispositiu està implantat, el sistema immune muntarà una reacció que porta a formació de càpsules de color fiboses al voltant de l' implant. Aquesta barrera collageosa evita la difusió de gluques, insulina i oxigen, finalment, les cèl· lules encapsulat i un dispositiu mitigant. Les estratègies per mitigar aquesta resposta inclouen:

  • Superint superfícies de dispositiu amb polímers anti-fluants com materials zwitterionic o polítele glycol
  • Relaixant la immagnosupresiu o drogues anti-inflamiques localment de la matriu de dispositius
  • Dissenyant la geometria del dispositiu per minimitzar l' àrea de superfície i eliminar vores afilades que causen inflamació
  • Creació d' implants vasculars que s' integren amb teixits amfitrió en comptes d' estar aïllats d' ell

Implementació de l' Oxygenització i la metabolixName

Les cèl·lules Islet tenen una gran demanda metabòlica, consumen oxigen en índexs comparables als teixits actius altament actius. En els pàncrees, els iscalen els iscalèdics, amb cada camp té sang de múltiples capilla. Les cèl· lules encapsulat, contrastades, confiades en la difusió passiva de manera que només poden suportar les cèl· lules entre 150- 200 microns de la més propera. Múltiples enfocaments estan sota investigació per resoldre aquesta limitació d' oxigen:

  • [[FLT: 0] Oxyxygen-genter biomatals: [[[FLT: 1] Com ara el calcici perode o el percarbonat incrustat en la matriu de dispositius versió oxigen a través de la descomposició química
  • [[FLT: 0] Oxygen- regeneració de càmeres: [[[FLT:]] Dispositius amb ports per a reserves d' oxigen diàries, com ara el sistema Beta- O2, mantén alta tensió d'oxigen local
  • [[FLT: 0] Histetic d'oxigen: [[[FLT:] Immbloading microalgae o cianobacteria per produir oxigen a través de fototesi quan el dispositiu està exposat a la llum
  • [[FLT: 0] Vasocularitzat els dissenys del dispositiu: [[[[FLT:]] S' estan creant bastions poroses que encoratjaven el recipient de sang en creixement a la sala de cel· les

Biocompatibilitat del dispositiu i Durbilitat

Els materials usats en dispositius biomatis ha de trobar requeriments de biocompatibilitat. No han de tenir els composts tòxics, han de resistir la degradació durant anys de implantació, i no ha de induir a la inflamació crònica. Silicone elampers, políterhitouske (PEK) i expandir els politratrateloenelètil (eFTE) s' han usat amb èxit en altres dispositius implants i s' estan adaptant per a les aplicacions biotectràtiques. Una revisió global de biomateria per a les cel· les, disponible des de [[ FFTAN: 0: Diaristrús: [FTUDE], la importància de la superfície de la superfície de la superfície, el teixit de la superfície de la superfície i el teixit cintentològica.

Trials Clicals i estudis humans

Resultats de la primera fase Clical

Diversos sistemes biotecnològics han progressat en proves clíniques. El sistema de gestió de ViaCyte (ara part de Vertex) , Directoryly-SEncap i POK-SEnap han estat implantats en pacients amb la diabetis 1 de fase 1/2ment. El sistema de gestió de la PUE permet la erosió directa de la cambra de cel· la però requereix que la immonosmosió, mentre que el sistema d' Enàctologia d' Enàctil proporciona la protecció immune. Els resultats publicats en [[F0:] Les finances de la ressonància de la lingüística [F1:] Va mostrar que el sistema de la divisió de la paral· lació de la llengua humana produeixigrafisivació de la insulina durant 24 mesos fins a la majoria de pacients.

El sistema O2 Beta- O2

El sistema Beta- O2, desenvolupat per Defymed, representa una aproximació geoterica amb una cambra d'oxigen integrada. En un primer judici humà, cinc pacients rebuts implants que conté els humans és una eronal, i el dispositiu es va repensar amb oxigen a través d' un port subtegànós. Quatre dels cinc pacients van aconseguir una afirmació de C-peptidivitat integrada i reduccions en requeriments exogègeness a la insulina s' han observat. El dispositiu va ser arrossegat després de 6 mesos per a una avaluació de seguretat, i el seu anàlisiològic viable és les cèl· lules d' oxigenades a les regions de la cambra.

Repte a la traducció Clical

Malgrat els resultats més importants, les grans obstacles es queden abans que els sistemes biomàtics es converteixen en teràpia estàndard:

  • A més d'un any, la cèl·lula a llarg termini és difícil d'aconseguir
  • L' implantació de dispositius i els procediments d' explantació porten riscs quirúrgics
  • La vabilitat del pacient en resposta immune afecta els resultats
  • El cost dels béns per a la producció de cel· la i la fabricació del dispositiu és alta
  • Les rutes de repulsió per als productes de combinació (cel· les + dispositiu) són complexes

Future Outlook i Emerlocslocs

Avança en l' edició de Gene

Les cèl·lules mare d'enginyeria (Centre9) i altres eines genuïnes ofereixen el potencial de crear cèl·lules de donants universals que evadien completament la detecció immIS. Els investigadors són cèl· lules lules lules gífoneseses-deri- se que no tenen complex de la seva incompatibilitat (MHC). Un estudi de l'Institut de televisió va demostrar que les cèl· lules marees de control immunològica està reflectida a la diabetis de l' infraiva per a la protecció dels 9 mesos sense protecció immunes.

Biotografíes 3D

Les biomolacions tridimensionals permeten la prosecció de teixits amb una organització espacial de cèl·lules precisa, matriu de cel·lular i canals vasculars. Per a aplicacions bio- plucs, els investigadors són orgàtiques òrgans 07- , els teixits de pàncrees que reaculitza la composició cel· laular i l' arquitectura de les imiques naturals. Aquests òrgans es poden incrustar dins d' una bastida hidrogel que proporciona suport mecànica i la bio- impressió. Com millorar les resolucions biokinks i les fórmules avançats, pot ser possible imprimir una composició completa, biocalcular i bioàctica amb components de la bomba i components integrats.

Transmissió de potència i dades sense fils

Els sistemes de bioàmiques futur poden incorporar transferències d' energia sense fils i telemetria de dades per eliminar connexions transfusives que suposen risc d' infecció. Inductor o comunicació a prop del camp pot implantar sensors i bombes mentre transmeten dades de glucàtiques i l' estat del dispositiu a una aplicació externa o un dispositiu. Els algorismes de control de la bateria en execució en microprocessadors poden fer ajustaments de temps real sense intervenció externa, permetent que els pacients es moguin lliurement sense carregar el maquinari extern.

Integració amb Acerques i anàlisis predictives

La riquesa de dades generada per sistemes de monitorització continues 2001-2013, taxes de lliurament de la insulina, les taxes de seguiment d'activitat, els patrons de menjar és ideal per a l'anàlisi de la intel·ligència artificial. Els models d' aprenentatge de màquines poden predir hipotecèdica i esdeveniments hiperglicmics en l' anterior, permetent que els programes biosamàtics puguin millorar la conservació dels sistemes d' Anomics. En el sistema aprèn les variacions individuals del pacient, incloent les ciadràtiques, la sensibilitat i els cicles horèdics, creant una plataforma a la hipergrapèptica personalitzada. D' altres llocs de la Universitat del Centre de Virginia per a les tecnologies Diabees que es mostren que poden ajustar els sistemes d' IA- seclogractil· típicament per a la tecnologia i reduir l' ús de la insulina.

Conclusió

Els sistemes de pàncrees bionomàtics que combinen components biològics i mecànics representen una convergència de biologia cel· la, la ciència dels materials, la microSelecciórons i el control computacional. La visió d' un dispositiu completament implantable que proporciona la regulació de Fàsio glucse sense que es puguin determinar els obstacles. La propera dècada a proporcionar solucions clínics que redueixin la càrrega dels resultats de la diabetis i milloren els pacients arreu del món. Per a aquests tipus de protecció immunibilitat, oxigen i discibilitat, el ritme de múltiples disciploquionals, però la diabetis s' ofereix una taxa de control de la llibertat i la llibertat de gènere.