डिजाइन चिकित्सा प्रत्यारोपण के आसपास निशान ऊतक की वृद्धि को रोकता है

प्रत्यारोपण योग्य इंसुलिन-विमोचन उपकरण इंसुलिन इंजेक्शन या प्रवेशनी सम्मिलन के बिना मधुमेह के इलाज के वैकल्पिक तरीके के रूप में क्षमता दिखाते हैं।
हालांकि, एक बाधा जिसने अब तक उनके उपयोग को रोक दिया है, वह यह है कि इम्प्लांटेशन के बाद प्रतिरक्षा प्रणाली उन पर हमला करती है, जिससे निशान ऊतक की एक मोटी परत उत्पन्न होती है जो इंसुलिन रिलीज को सीमित करती है।
यह घटना, जिसे विदेशी शरीर की प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है, कई अन्य प्रकार के प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों में भी हस्तक्षेप कर सकती है।
हालांकि, एमआईटी इंजीनियरों और सहयोगियों की एक टीम ने अब इस प्रतिक्रिया को दूर करने का एक तरीका तैयार किया है।
चूहों के एक अध्ययन में, उन्होंने दिखाया कि जब उन्होंने एक नरम रोबोटिक उपकरण में यांत्रिक क्रियाशीलता को शामिल किया, तो यह उपकरण एक सामान्य दवा-वितरण प्रत्यारोपण की तुलना में अधिक समय तक कार्यशील रहा।
शोधकर्ताओं ने पाया कि डिवाइस को बार-बार फुलाया जाता है और हर 12 घंटे में पांच मिनट के लिए डिफ्लेट किया जाता है, और यह यांत्रिक विक्षेपण प्रतिरक्षा कोशिकाओं को डिवाइस के आसपास जमा होने से रोकता है।
लैथम फैमिली करियर डेवलपमेंट एसोसिएट एलेन रोश कहते हैं, “हम इन प्रत्यारोपित जलाशयों के जीवनकाल और प्रभावकारिता का विस्तार करने के लिए इस प्रकार की गति का उपयोग कर रहे हैं, और हमें लगता है कि इस प्लेटफॉर्म को इस एप्लिकेशन से आगे बढ़ाया जा सकता है।” मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और एमआईटी के इंस्टीट्यूट फॉर मेडिकल इंजीनियरिंग एंड साइंस के सदस्य।
अन्य संभावित अनुप्रयोगों में, शोधकर्ता अब यह देखने की योजना बना रहे हैं कि क्या वे डिवाइस का उपयोग अग्नाशयी आइलेट कोशिकाओं को वितरित करने के लिए कर सकते हैं जो मधुमेह के इलाज में मदद के लिए “बायोआर्टिफिशियल पैनक्रिया” के रूप में कार्य कर सकते हैं।
रोश अध्ययन के सह-वरिष्ठ लेखक हैं, उनकी प्रयोगशाला में एक पूर्व पोस्टडॉक, एमियर डोलन के साथ, जो अब गॉलवे में आयरलैंड के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय में एक संकाय सदस्य हैं।
गैरी डफी, एनयूआई गॉलवे में भी एक प्रोफेसर, काम पर एक प्रमुख सहयोगी है, जो प्रकृति संचार में दिखाई देता है।
MIT पोस्टडॉक्स विलियम व्हाईट और देबकल्प गोस्वामी, और विजिटिंग स्कॉलर सोफी वांग, पेपर के प्रमुख लेखक हैं।
प्रतिरक्षा कोशिकाओं को संशोधित करना
टाइप 1 मधुमेह वाले अधिकांश रोगियों और टाइप 2 मधुमेह वाले कुछ रोगियों को दैनिक आधार पर इंसुलिन का इंजेक्शन लगाना पड़ता है।
कुछ रोगी पहनने योग्य इंसुलिन पंप का उपयोग करते हैं जो त्वचा से जुड़े होते हैं और त्वचा या पैच के नीचे डाली गई ट्यूब के माध्यम से इंसुलिन वितरित करते हैं जो बिना ट्यूब के इंसुलिन वितरित कर सकते हैं।
कई वर्षों से, वैज्ञानिक इंसुलिन देने वाले उपकरणों पर काम कर रहे हैं जिन्हें त्वचा के नीचे प्रत्यारोपित किया जा सकता है।
हालांकि, इस तरह के उपकरणों के आसपास बनने वाले रेशेदार कैप्सूल हफ्तों या महीनों के भीतर डिवाइस की विफलता का कारण बन सकते हैं।
शोधकर्ताओं ने इस तरह के निशान ऊतक को बनने से रोकने के लिए कई तरीकों की कोशिश की है, जिसमें इम्यूनोसप्रेसेन्ट्स की स्थानीय डिलीवरी भी शामिल है।
एमआईटी टीम ने एक अलग दृष्टिकोण अपनाया जिसके लिए किसी भी दवा की आवश्यकता नहीं होती है – इसके बजाय, उनके प्रत्यारोपण में एक यांत्रिक रूप से सक्रिय सॉफ्ट रोबोटिक डिवाइस शामिल होता है जिसे फुलाया जा सकता है और डिफ्लेट किया जा सकता है।
2019 के एक अध्ययन में, रोश और उनके सहयोगियों (पहले लेखक के रूप में डोलन के साथ) ने दिखाया कि इस तरह का दोलन यह नियंत्रित कर सकता है कि आस-पास की प्रतिरक्षा कोशिकाएं एक प्रत्यारोपित डिवाइस पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं।
नए अध्ययन में, शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या इम्यूनोमॉड्यूलेटरी प्रभाव दवा वितरण में सुधार करने में मदद कर सकता है।
उन्होंने पॉलीयुरेथेन से बना एक दो-कक्षीय उपकरण बनाया, एक प्लास्टिक जिसमें ऊतकों को घेरने वाले बाह्य मैट्रिक्स के समान लोच होता है।
कक्षों में से एक दवा भंडार के रूप में कार्य करता है, और दूसरा एक नरम, इन्फ्लेटेबल एक्ट्यूएटर के रूप में कार्य करता है।
बाहरी नियंत्रक का उपयोग करके, शोधकर्ता एक विशिष्ट समय पर एक्चुएटर को फुलाकर और डिफ्लेट करने के लिए उत्तेजित कर सकते हैं।
इस अध्ययन के लिए, उन्होंने हर 12 घंटे में एक बार में पांच मिनट के लिए एक्चुएशन किया।
यह यांत्रिक क्रिया न्यूट्रोफिल नामक प्रतिरक्षा कोशिकाओं को दूर करती है, कोशिकाएं जो प्रक्रिया शुरू करती हैं जो निशान ऊतक के गठन की ओर ले जाती हैं।
जब शोधकर्ताओं ने इन उपकरणों को चूहों में प्रत्यारोपित किया, तो उन्होंने पाया कि उपकरणों के चारों ओर निशान ऊतक विकसित होने में अधिक समय लगा।
निशान ऊतक अंततः बना था, लेकिन इसकी संरचना असामान्य थी: स्थैतिक उपकरणों के आसपास बने उलझे हुए कोलेजन फाइबर के बजाय, सक्रिय उपकरणों के आसपास के कोलेजन फाइबर अधिक उच्च संरेखित थे, जो शोधकर्ताओं का मानना ​​​​है कि दवा के अणुओं को ऊतक से गुजरने में मदद मिल सकती है।
“अल्पावधि में, हम देखते हैं कि ऊतक में डिवाइस के आस-पास कम न्यूट्रोफिल हैं, और फिर लंबी अवधि में, हम देखते हैं कि कोलेजन आर्किटेक्चर में अंतर हैं, जो इस बात से संबंधित हो सकता है कि हमारे पास आठ में बेहतर दवा वितरण क्यों है- सप्ताह की अवधि,” वांग कहते हैं।
निरंतर दवा वितरण
इस उपकरण की संभावित उपयोगिता को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इसका उपयोग चूहों में इंसुलिन पहुंचाने के लिए किया जा सकता है।
डिवाइस को डिज़ाइन किया गया है ताकि इंसुलिन दवा के भंडार में छिद्रों के माध्यम से धीरे-धीरे बाहर निकल सके या एक्चुएटर द्वारा नियंत्रित एक बड़े विस्फोट में जारी किया जा सके।
शोधकर्ताओं ने चूहों के रक्त शर्करा के स्तर में बाद के परिवर्तनों को मापकर इंसुलिन रिलीज की प्रभावशीलता का मूल्यांकन किया।
उन्होंने पाया कि सक्रिय डिवाइस के साथ चूहों में, अध्ययन के आठ सप्ताह के दौरान प्रभावी इंसुलिन वितरण को बनाए रखा गया था।
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