一款新设备会在需要上厕所时提醒您

你现在需要跑去洗手间吗？ 或者你可以保留它直到你回家吗？ 一种新的植入物和相关的智能手机应用程序有一天可能会消除方程式中的猜测。

西北大学的研究人员开发了一种新型柔软、灵活、无电池的植入物，可以附着在膀胱壁上来感知饱腹感。 然后，它将数据同时无线传输到智能手机应用程序，以便用户可以实时监测膀胱充盈度。

该研究将于下周发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。 它代表了生物电子传感器的第一个例子，可以长时间连续监测膀胱功能。

虽然这种新设备对普通人来说是不必要的，但对于患有瘫痪、脊柱裂、膀胱癌或终末期膀胱疾病的人来说，它可能会改变游戏规则——这些人的膀胱功能经常受到损害，可能需要进行手术。手术重建膀胱。 该传感系统还可以使医生能够远程持续监控患者，以做出更明智、更快速的治疗决策。

西北大学说：“如果膀胱神经因手术或脊柱裂等疾病而受损，患者通常会失去知觉并且意识不到膀胱已满。” 吉列尔莫·A. 王子，谁共同领导了这项工作。 “为了排空膀胱，他们经常不得不使用导尿管，这很不舒服，并可能导致痛苦的感染。我们希望消除导尿管的使用，并超越目前的膀胱功能监测程序，这种程序具有高度侵入性，非常令人不快，必须在医院或临床环境中进行。” “

阿米尔是再生工程专家，也是西北大学生物医学工程丹尼尔·黑尔·威廉姆斯教授。 麦考密克工程学院 和外科教授 西北大学范伯格医学院。 他还执导 先进再生工程中心 以及由美国国立卫生研究院资助的再生工程博士前培训计划。

阿米尔与西北大学共同领导了这项研究 约翰·A. 罗杰斯 和 阿伦·夏尔马。 作为生物电子学的先驱，罗杰斯是麦考密克和范伯格大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的 Lewis Simpson 和 Kimberly Querrey 教授。 他还执导 奎里·辛普森生物电子研究所。 夏尔马 他是范伯格泌尿外科副教授和麦考密克生物医学工程副教授。 他也是小儿泌尿外科再生医学主任 斯坦利曼儿童研究所 在 芝加哥安和罗伯特 H.卢里儿童医院。

行动方法和初步结果

由于神经、大脑或脊髓的问题，数百万美国人患有膀胱功能障碍。 这些问题可能是由先天缺陷引起的，例如脊柱裂（一个人出生时脊柱就受到损伤）或一生中任何时候遭受的外伤。 如果不及时治疗，严重的膀胱功能障碍会导致日常感染和排尿问题，最终导致肾脏损伤，影响整个身体。 让医生能够远程监控患者可以更快地进行干预。

为了监测膀胱，新设备包括多个传感器，它们一起工作来测量一个简单的因素：压力。 当膀胱充满时，它会扩张。 膀胱越充盈，扩张得越多。 这种拉伸会拉动弹性装置来发出压力信号。 同样，当膀胱排空时，它会收缩，从而释放压力。 当传感器检测到不同程度的压力时，该设备使用内置蓝牙技术将该信息传输到智能手机或平板电脑。

罗杰斯说：“这里的关键进展是开发超软、超薄、可拉伸的压力计，它可以轻轻地包裹膀胱的外表面，而不会对正常的充盈和排尿行为施加任何机械限制。”

在小动物研究中，该系统成功提供了 30 天膀胱充盈和排空的实时测量。 然后，在一项针对非人类灵长类动物的研究中，该系统成功地传递了八周的信息。 研究人员还证明，传感器足够灵敏，可以检测到极少量尿液引起的压力。

“这项工作是第一个为人类使用而开发的工作，”阿米尔说。 “我们已经展示了这项技术的潜在长期功能。根据使用情况，我们可以将该技术设计为永久保留在体内或在患者完全康复后无害地溶解。”

使膀胱恢复活力并恢复其功能

尽管新技术本身是有益的，但阿米尔将其视为恢复膀胱功能的完全集成系统的组成部分。

就在上个月，阿米尔和夏尔马 推出了一种灵活的、可生物降解的合成“膀胱贴片”， 发表在 PNAS Nexus 上。 这种基于柠檬酸盐的“贴片”被称为促再生支架（PRS），其中植入了患者自身的干细胞，使外科医生能够重建或重建膀胱，而无需采集肠道组织，这是膀胱切除术的现行临床标准。 这次手术。 该“补片”与原始膀胱组织一起扩张和收缩，支持膀胱细胞的迁移和生长。 然后它慢慢溶解，留下新的膀胱组织。 研究人员证明，新组织在整个两年的研究期间仍然有效。

“我们正在努力将膀胱再生技术与新的无线膀胱监测技术相结合，以恢复膀胱功能并监测术后恢复，”阿米尔说。 “这项工作使我们更接近智能再生系统的现实，这些系统是可植入的再生诱导设备，能够扫描其微环境，以无线方式向体外报告这些发现（向患者、护理人员或制造商）并启用要求或编程响应来改变路线并提高设备性能或他的安全。”

夏尔马说：“这项技术代表了一项重大进步，因为目前没有其他基于组织工程的方法可用于这些患者。” “我相信这将有助于改善许多患者的生活质量，他们现在将能够避免使用肠道组织及其无数的并发症。”

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阿米尔继续与罗杰斯和夏尔马合作，在系统中构建新​​功能。 他们目前正在探索植入物可以刺激膀胱以诱导按需排尿的方法。

阿米尔说：“除了监控灌装过程外，该应用程序还能够向患者发送警告，然后引导他们前往最近的卫生间。” “有一天，患者将能够通过智能手机按需诱导排尿。”

阿米尔、夏尔马和罗杰斯是 辛普森采石场纳米生物技术研究所。 阿米尔和罗杰斯也是 生命过程化学研究所 还有 国际纳米技术研究所; 罗杰斯是以下组织的成员 西北大学罗伯特·H·卢里综合癌症中心。

这项名为“用于监测手术康复后膀胱功能的植入式无线生物电子系统”的研究得到了国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所以及国家生物医学成像和生物工程研究所的支持。