通過阻止疤痕組織形成 柔性植入裝置可智能控制藥物釋放

研究人員展示了戈?duì)栱f大學(xué)和麻省理工學(xué)院開發(fā)的柔性機(jī)器人植入物。圖片來源：瑪?shù)倌取だ锔?美國科學(xué)促進(jìn)會Eurekalert網(wǎng)站

科技日報(bào)北京8月31日電 （記者張佳欣）據(jù)《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》雜志30日報(bào)道，愛爾蘭戈?duì)栱f大學(xué)和美國麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹了醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的一項(xiàng)突破：他們創(chuàng)建了一種智能植入式裝置，可在給藥的同時(shí)感知藥物何時(shí)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(shí)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(duì)最初開發(fā)的第一代裝置，沒有考慮到不同患者個(gè)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(shí)、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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是導(dǎo)電多孔膜，它可感知毛孔何時(shí)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(shí)，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(shí)現(xiàn)一致給藥所需的驅(qū)動次數(shù)和力度。通過計(jì)算機(jī)模擬，研究人員還探索了該裝置隨時(shí)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(diǎn)】

　　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(diǎn)，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(shí)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(gè)性化、精確給藥方面發(fā)揮巨大潛力。