微小的植入设备使用光来治疗膀胱问题

一个神经科学家和工程师团队开发了一种微小的植入装置，有可能帮助膀胱问题的人们绕过药物或电子刺激器的需要。

该团队 - 来自华盛顿大学医学院的伊利诺伊州厄巴纳 - 香槟大学，以及芝加哥西北大学的Feinberg医学院 - 创造了一种柔软的，植入式装置这可以检测到膀胱中的过度率，然后使用来自微小的生物整形的LED的光，以夯实到小便的冲动。

的设备在实验室的老鼠身上进行的研究，将来可能会帮助那些遭受失禁或经常感到需要小便的人。

新战略在1月2日在杂志上发表的一篇文章概述自然。

膀胱过度活跃、疼痛、灼烧感和尿频都是常见和令人痛苦的问题。大约30年来，许多患有严重膀胱问题的患者都通过向控制膀胱的神经发送电流的刺激器来治疗。这种植入物可以改善失禁和膀胱过度活动症，但它们也会破坏正常的神经向其他器官发出的信号。

“这种神经刺激肯定是有好处的，”华盛顿大学医学院的Seymour和Rose T. Brown麻醉学教授、该研究的高级研究员之一Robert W. Gereau IV博士说。“但也有一些偏离靶标的副作用，这是由于这些老式设备缺乏特异性造成的。”

杰罗和他的同事们开发了这种新设备，希望能防止这种副作用。

在一个小手术过程中，他们在膀胱周围植入一个柔软的、有弹性的皮带状装置。当膀胱充盈和排空时，腰带就会扩张和收缩。研究人员还将一种叫做视蛋白的蛋白质注入动物的膀胱。视蛋白由一种病毒携带，它与膀胱内的神经细胞结合，使这些细胞对光信号敏感。这使得研究人员可以利用光遗传学——利用光来控制活组织中的细胞行为——来激活这些细胞。

科学家们利用蓝牙通讯向外部手持设备发送信号，从而实时读取信息，并通过一种简单的算法来检测动物的膀胱何时已满，何时排空，以及何时排空过于频繁。

“当膀胱经常清空时，外部设备会发出激活膀胱带装置上的微LED的信号，然后灯光在膀胱中的感觉神经元上闪耀。这减少了感官神经元的活性并恢复正常膀胱函数，“Gereau说。

研究人员认为类似的策略可以在人们中工作。用于人们的设备可能会比大鼠用于大鼠的设备，并且可以在没有手术的情况下植入，使用导管将它们放入尿道进入膀胱。

“我们对这些结果感到兴奋，”John A. Rogers，Ph.D.，该研究的其他高级调查员和西北部材料科学与工程教授。“这个例子汇集了一个自主，可植入系统的关键要素，其可以与身体同步运行，以改善健康：器官活动的精确生物物理传感器;一种不侵入的手段来调节该活动;一个柔软的电池模块无线通信和控制;以及用于闭环操作的数据分析算法。“

闭环操作基本上意味着该设备仅在检测到问题时才能提供疗法。当行为归一化时，将微LED截止，并且可以停止治疗。

Gereau和Rogers希望在更大的动物身上测试类似的装置。研究人员还认为，这种策略也可以用于身体治疗的其他部分慢性疼痛例如，或使用光刺激胰腺中的细胞分泌胰岛素。然而，一个障碍涉及用于获得光敏蛋白质的病毒与器官中的细胞结合。

“我们还不知道我们是否可以使用病毒方法实现OPSINS的稳定表达，更重要的是，这在长期内是安全的，”Gereau表示。“需要在临床前模型和早期临床试验中进行问题，以确保策略完全安全。”

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