Implantat Blasenfülle in Echtzeit überwachen

Anbieter zum Thema

Northwestern University Medical School

KUMAVISION AG

PEAK-System Technik GmbH

Codialist GmbH

Forscher haben ein batterieloses Implantat entwickelt, das an der Blasenwand befestigt wird und die Blasenfüllung misst. Das Implantat kann für Menschen mit Lähmungen, Spina bifida, Blasenkrebs oder Blasenerkrankungen im Endstadium, bei denen die Blasenfunktion oft beeinträchtigt ist, nützlich sein.

Evanston/USA – Forscher der Northwestern University haben ein neues weiches, flexibles, batterieloses Implantat entwickelt, das an der Blasenwand befestigt wird und die Fülle der Blase erkennt. Außerdem überträgt das Implantat die Daten an eine Smartphone-App, sodass die Nutzer ihre Blasenfülle in Echtzeit überwachen können.

Zur Überwachung der Blase umfasst das Gerät mehrere Sensoren, die einen Parameter messen: die Dehnung. Wenn sich die Blase füllt, dehnt sie sich aus. Je voller die Blase wird, desto mehr dehnt sie sich aus. Diese Dehnung zieht an dem elastischen Gerät und signalisiert, dass sich die Blase füllt. Wenn sich die Blase entleert, zieht sie sich zusammen, was zu einer Entlastung führt. Die Sensoren erkennen verschiedene Belastungsstufen. Über eine eingebettete Bluetooth-Technologie überträgt das Gerät die Informationen an ein Smartphone oder Tablet.

„Der entscheidende Fortschritt liegt hier in der Entwicklung superweicher, ultradünner, dehnbarer Dehnungsmessstreifen, die die Außenfläche der Blase sanft umhüllen können, ohne das natürliche Füll- und Entleerungsverhalten mechanisch einzuschränken“, erklärt John A. Rogers, Co-Autor der Studie.

In Kleintierstudien lieferte das System 30 Tage lang erfolgreich Echtzeitmessungen der Blasenfüllung und -entleerung. In einer Studie mit nichtmenschlichen Primaten lieferte das System acht Wochen lang erfolgreich Informationen. Die Forscher wiesen außerdem nach, dass die Sensoren empfindlich genug sind, um Belastungen aus sehr geringen Urinmengen zu erkennen.

„Diese Arbeit ist die erste ihrer Art, die für den menschlichen Gebrauch skaliert ist“, sagt Guillermo A. Ameer, der die Arbeit mit geleitet hat. „Wir haben die potenzielle Langzeitfunktion der Technologie nachgewiesen. Je nach Anwendungsfall können wir die Technologie so gestalten, dass sie dauerhaft im Körper verbleibt oder sich nach der vollständigen Genesung des Patienten auflöst.“

Technologie soll Komponente in einem vollständig integrierten System werden

Erst letzten Monat haben Ameer und Arun Sharma, ebenfalls Co-Autor der Studie, ein biologisch abbaubares, synthetisches, flexibles „Blasenpflaster“ vorgestellt, das in PNAS Nexus veröffentlicht wurde. Das mit patienteneigenen Stammzellen besiedelte Pflaster auf Zitratbasis – ein so genanntes pro-regeneratives Gerüst (PRS) – ermöglicht es dem Chirurgen, die Blase zu rekonstruieren oder wiederherzustellen, ohne Darmgewebe entnehmen zu müssen, was derzeit der klinische Standard für diesen Eingriff ist. Das Pflaster, das sich zusammen mit dem nativen Blasengewebe ausdehnt und zusammenzieht, unterstützt das Wachstum von Blasenzellen. Anschließend löst es sich langsam auf und hinterlässt neues Blasengewebe. Die Forscher wiesen nach, dass das neue Gewebe während der gesamten zweijährigen Studie funktionsfähig blieb.

„Wir arbeiten daran, unsere Technologie zur Blasenregeneration mit dieser neuartigen drahtlosen Technologie zur Überwachung der Blase zu kombinieren, um die Blasenfunktion wiederherzustellen und den Genesungsprozess nach einer Operation zu überwachen“, erklärt Ameer. „Diese Arbeit bringt uns der Realität intelligenter regenerativer Systeme näher, d. h. implantierbarer, regenerationsfördernder Geräte, die in der Lage sind, ihre Mikroumgebung zu untersuchen, diese Ergebnisse drahtlos außerhalb des Körpers (an den Patienten, das Pflegepersonal oder den Hersteller) zu melden und bei Bedarf oder programmiert zu reagieren, um den Kurs zu ändern und die Leistung oder Sicherheit des Geräts zu verbessern.“

Die nächsten Schritte: Urinieren auf Knopfdruck

Die Forscher arbeiten weiter zusammen, um neue Funktionen in das System zu integrieren. Derzeit erforschen sie Möglichkeiten, wie das Implantat die Blase stimulieren könnte, um das Wasserlassen bei Bedarf zu initiieren.

„Zusätzlich zur Überwachung der Füllung wird die App in der Lage sein, Warnungen an den Patienten zu senden und ihn dann zu den nächstgelegenen Toiletten zu leiten“, sagt Ameer. „Außerdem werden die Patienten eines Tages in der Lage sein, das Wasserlassen bei Bedarf über ihr Smartphone auszulösen.“

Die Studie wird in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht. Sie ist das erste Beispiel für einen bioelektronischen Sensor, der eine kontinuierliche Überwachung der Blasenfunktion über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

(ID:49987118)