Son on yılda, tip 1 diyabet tedavisi kapalı-loop insülin teslim sistemleri tarafından yeniden şekillendirildi, genellikle yapay pankreasyon cihazları olarak adlandırılır. Bu sistemler sürekli bir glikoz monitörü (CGM) ve bir insülin pompası ile gerçek zamanlı olarak şeker okumalarına dayanan bir algoritma ile birlikte.Mevcut yapay pankreatif sensörlerin kullanılması ve bu davranışın sürekli olarak azaltılabilmesi için daha düşük potansiyel sensörlerin yükünü azaltmalıdır.

Bugünün Yapay Pankreasyon Cihazları Nasıl Çalışıyor

Yapay bir pankreasyon cihazı, CGM verilerini artırmak, azaltmak veya insülin teslim etmek için kullanmak için daha basit bir algoritma ile her birkaç dakika boyunca, hipersemitik ve hiposemitize eden bir kontrol algoritması, CGM verilerini artırmak, azaltım veya insülin teslim etmek için kullanmak için kullanan bir kontrol algoritmasıdır.

Biyodegradable Sensörler Nedir?

Biyodegrad edilebilir sensörler, tanımlanmış bir elektronik süre için CGM olarak uygun şekilde işlev görür veya kullanılabilir cihazlara bağlı olarak vücutların güvenle absorbe edebileceği veya aşırı derecede yüksek dereceden yüksek çözünürlükte bulunan maddelere bağlı olarak, biyodegrad edilebilir olmayan bir sensörin birikimini azaltır.Bu, birkaç yıl boyunca biyodegradlı elektronik olarak kontrol edilebilir hale getirir.

Biyodegradable Glucose Sensörleri için Anahtar Malzeme Adayları

[FONT=0]Sesk fibroin[Dönetici:0))[Dörtücükler, optik komplikeli) ve hidroksitler (Dörtücükler) ile ilgili olarak kullanılan bir proteindir.[Dörtücükler, speratifler ve elektrotlar)

Biyodegrad edilebilir Sensörleri Yapay Pancreas içine entegre etmek

Mevcut tek kullanımlık CGMs'den tamamen biyodegrad edilebilir sensörler, kanıtlanmış tüm sensör tasarımını, güç tedarikini ve kablosuz iletişimi yeniden düşünmek için tasarlanmıştır.Dörtülebilir bir elektrokimyasal hücreyi kullanan, ilişkili elektronik –transmitter, anten, batarya – da biyodegrad edilebilir veya vücutta kalmak için tasarlanmıştır.Bir yaklaşım iki bölümden oluşan bir optik pompa ve biyoenerjiye ihtiyaç duyan biyoenerjiye ihtiyaç duyan bir biyoenerji hücresine ihtiyaç duyar.

Potansiyel Sistem Mimarisi

  • [FONT:0)Subcutaneous biodegradable sensör dizisi:[Dönetici:0) Birden çok şeker içeren elementlere yerleştirilen küçük, esnek bir yama, her biri sürekli kapsamak için biraz farklı bir bozulma süresine sahiptir.
  • [FONT:0)Biodegradable bio yakıt hücresi: Sensör ve oksijeni, küçük bir vericiye güce dönüştürmek için elektrike dönüştürür. Yakıt hücresi de enerji çıkışından sonra da küçülür.
  • [FONT:0)Transient kablosuz etiketi:[Dönetici: 1 ) Bir devre, harici bir alıcıya glikoz verilerini gönderen magnezyum ve ipekten yapılmış bir devre. etiketi ıslak veya bir set sonrası çözülmek için tasarlanmıştır.
  • [FONT=0]Döngeçici ve kontrol: [Dönetici: [Dönetici:0) Bir giyilebilir cihaz (örneğin, akıllı bir gözlem veya pompa) sensör verilerini alır, kapalı-loop algoritmasını çalıştırın ve insülin pompasını komutlar.

Klinik ve Çevre Faydaları

Biyodegradable sensörler kalıcı veya defalarca değişen sensörler üzerinde birkaç avantaj sunar:

  • [FONT:0] Duminasyon sensör-retrieval prosedürlerini Çünkü sensör çözülür, enfeksiyon riskini ve kıvrımı azaltmak için ikinci bir ameliyata ihtiyaç yoktur. Bu, özellikle de ömür boyu birçok sensör yedek gerektirebilir olan çocuk hastalar için faydalıdır.
  • [FONT:0) Tıbbi atıklar (Dönetici)[Dönetici olmayan CGM sensörü, keskin atıklara ve elektronik atıklara katkıda bulunur. CO2, suya ve minerallere dönüşen biyodegrad edilebilir bir sensör bu çevresel yükü azaltır.
  • [FONT:0) Geliştirilmiş hasta konfor ve uyumluluk.[DÜT:1] Haftalık eklemeye gerek olmayan, sık sık sensör değişiklikleri ile ilişkili ağrı, rahatsızlık ve cilt tahrişini azaltabilir. Bazı hastalar yapıştırıcı yamalarına alerjik reaksiyon geliştirir; bir biyodegrad edilebilir sensör chitosan veya alginate'den elde edilen bir biyoadhesive kullanabilir.
  • [FONT:0] Daha derin doku izleme için değerlidir.[DÜT:1] Çünkü sensör kaldırılmamalıdır, sık olarak değiştirilmesine kolayca erişilemez, kan şekeri ölçümlerini alternatif sitelerde (örneğin, intramuscularda veya periferik boşlukta) etkinleştirilebilir.
  • [FONT:0] Düşük uzun vadeli bakım maliyeti.[DÜT:1] İlk araştırma ve üretim pahalı olsa da, birkaç ay süren tek implant edilebilir biyodegrad edilebilir sensör aynı dönemde onlarca tane tek kullanımlık sensörden daha ucuz olabilir, özellikle de sensör eğitimi için klinik ziyaretlerde faktörleme.

Mevcut Zorluklar ve Teknik Hurdles

Söze rağmen, biyodegrad edilebilir sensörler yapay pankreasyonlarda kullanılabilir hale gelmeden birkaç önemli engel aşılmalıdır:

Sensör Yaşam Zamanları Üzerinde Kararlılık ve Hassasiyet

Birincil zorluk tüm işlevsel dönemde doğru şekeri okumalarını sürdürüyor, özellikle de sensör bozulmaya başlıyor. Malzeme korrodes veya molalar, elektrokimyasal özellikler değişimi, kalibre edilmeye yol açıyor.Mevcut CGMs, parmak tutma algılamayı gerektirir; kan şekeri okumalarını kullanarak birkaç saat veya gün; biyodegrad edilebilir bir sensör, iki ay boyunca kendini güvenli bir şekilde muhafaza edilen bir mekanizmaya veya uzun süreye ihtiyaç duyacaktır.

Biyokompatability ve Yabancı Vücut Yanıtı

Biyodegrad edilebilir malzemeler bile bağışıklık tepkisini tetikleyebilir. Vücut, fibrous kapsülünde sensöre kapılabilir, iç içe dönük kaplamalara da neden olmamalıdır. Araştırmacılar, subcutaneda bulunan hidrojen gazı tasarımları ile kaplama sensörlerini serbest bırakır; gaz dexamethasone-releasing PLGA) dış vücut reaksiyonunu bastırmalıdır. Ürünlerin kendi ürünlerinin bozulmasının da yerel olmayan bir inflamasyonu serbest bırakmaması gerekir.

Güç ve Kablosuz İletişim

Biyomalzemeli bir sensör, sürekli kablosuz iletim için yeterli olmayabilir. Araştırmacılar karbon nanotüplerden ve hücreden yapılan enerji depolamalarını araştırıyorlar, bu da geçici olarak kablosuz bir kanalda iletişim kurma imkanına sahip olabilir.

Üretim ve Maliyet Scalability

Ticari ölçekte tutarlı özelliklere sahip biyodegrad edilebilir sensörlerin azaltılması zordur. Malzemelerin çoğu (örneğin, ipek fibroin) biyo-to-batch variability ile doğal ürünlerden kaynaklanır. Temiz oda yapım süreçleri, montaj sırasında biyodegrad edilebilir bileşenleri işlemek için adapte edilmelidir.[Dönetici) ve akademisyenlerin hassas sensörlerin çözümü, biyo-konuşsuz sistemlere ve güvenilir cihazların maliyetine bağlıdır.

Düzenleme

FDA ve EMA dahil olmak üzere düzenleyici kurumlar henüz biyodegrad edilebilir tıbbi elektronikler için açık bir yol açmadı. Hem bir ilaç (örneğin, anti-inflamatuar kaplama) hem de bir cihaz daha karmaşık gönderimler gerektirir.Dörtülme ürünleri uzun vadede güvenli olmalıdır ve sensör performansı mevcut CGM'lerden daha iyi veya daha iyi olmalıdır. Erken aşama klinik denemeleri diğer uygulamalar için Avrupa'da biyode biyodegrad edilebilir sensörler için altındadır.

Future Yol ve Devam Eden Araştırma

Birkaç heyecan verici araştırma, yapay pankreasyon sistemleri için biyodegrad edilebilir sensörlere geçiş hızlandırabilir:

  • [FONT:0) Diğer biyomarkers ile birlikte şekeri ölçen çok karmaşık sensörler [Dönetici:0) Aynı biyodegrad edilebilir platformu kullanarak, araştırmacılar aynı anda şekeri ve pH'yı tespit eden diziler üretebilir.
  • [FONT:0) Akıllı Hidrojektelerin, şekere yanıt vermede rengini değiştirmesi veya değiştirmesi (%) elektrik gerektirmez optik sensörler olarak hareket edebilir. Bunlar, yakın bir ışık kaynağı tarafından okunabilir, implante edilen elektroniklerin ihtiyaçlarını tamamen ortadan kaldırır.
  • [FONT:0)Kad-loop biyodegradasyon zamanlaması) - Kontrol edilen bir oranda bozulan sensörler tasarlayın, böylece birden fazla sensör bir şekilde implante edilebilir, sürekli kapsama sağlar ve bir sonraki aktif hale gelir.
  • [FONT:0)Makine öğrenme algoritmaları[[Dönetici:0) Bir degrading sensöründen verileri yorumlayabilme ve sinyal sürüklenme için telafi edilebilir yaşam sensörün bizi kıramaya başladığı gibi genişletebilir.
  • [0] Mikronedle yamalarla (Dönetici) tamamen çözülecek olan (Düzen) integrasyon, acısız eklemeye ve sonra yok olmasına izin verecekti.

Klinik Kabul Yolu

Tamamen biyodegrad edilebilir bir yapay pankreasyon sensörünün vizyonu hala yıllar uzaktayken, artımlı ilerleme yapılır. Bir sonraki adım, 2-4 hafta boyunca süren biyodegrad edilebilir bir CGMdir ve mevcut tek kullanımlık sensörleri değiştirirken, bu tür cihazların başarılı bir şekilde bir dışlayıcıya bağlı olabilir: Bir sonraki adım, bir biyodegrad edilebilir bir sistemdir.

  1. Büyük bir hayvan modelinde en az 30 gün boyunca stabil glukoz algılamasının şeytanlaştırılması.
  2. Tıbbi sınıf iletişim standartları karşılayan kablosuz, biyodegrad edilebilir bir veri bağlantısının geliştirilmesi (örneğin, Tıp İmplant İletişim Servisi).
  3. Faz, biyokompatabiliteyi doğrulamak için insan denemeleri yapıyorum ve olumsuz bozulma etkileri yok.
  4. Lenovoal denemeleri, biyodegrad edilebilir yapay pankreat sistemini zaman aralığı ve güvenliği açısından standart kapalı-loop sistemine karşılaştırır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Biyodegrad edilebilir sensörler diyabet teknolojisindeki bir sınırı temsil eder, bu tür 1 diyabete karşı daha geniş bir itkiye doğru, hasta dostu tıbbi cihazlara karşı daha da yakınlaştırır ve potansiyel olarak daha uzun süreli implantasyon sağlarlar, sonraki nesil yapay pankreasyonlar sadece birkaç şeker ile yaşam kalitesini artırabilirler, ancak aynı zamanda malzemelerin yakınlaştırılması, biyoelektronik ve algoritma kontrolü gerçeğe daha yakınlaştırır.