微小的可植入设备可以治疗膀胱问题

科学家已经开发了一种微型可植入设备，该设备有潜力帮助患有膀胱问题的人绕过药物或电子刺激器的需求。该设备由华盛顿大学，伊利诺伊大学厄本那-香槟分校和美国西北大学的研究人员开发，可以检测膀胱中的过度活动，然后使用微小的生物集成led发出的光来减轻小便的冲动。

研究小组发现，该设备可以在实验室大鼠中使用，并建议它可以帮助患有尿失禁或经常感到需要排尿的人。膀胱过度活动，疼痛，灼热和经常需要排尿是常见且令人痛苦的问题。大约30年来，许多患有严重膀胱问题的人已经用刺激器治疗，这些刺激器将电流发送到控制膀胱的神经。这种植入物可以改善尿失禁和膀胱过度活动症，但它们也可以破坏其他器官的正常神经信号。

“这种神经刺激肯定有好处，” 华盛顿大学教授Robert W Gereau IV说。“但也有一些脱靶的副作用，这是由于缺乏对那些旧设备的特异性，” Gereau说。

在较小的外科手术过程中，他们在膀胱周围植入了柔软，有弹性的带状装置。随着膀胱填充和排空，皮带膨胀和收缩。研究人员还将称为视蛋白的蛋白质注入动物的膀胱中。视蛋白由病毒携带，该病毒与膀胱中的神经细胞结合，使这些细胞对光信号敏感。这使研究人员可以使用光遗传学 (使用光来控制活组织中的细胞行为) 来激活这些细胞。使用蓝牙通信向外部手持设备发出信号，科学家可以实时读取信息，并使用简单的算法检测膀胱何时充满，动物何时排空膀胱以及何时排空膀胱发生太频繁。

“当膀胱排空太频繁时，外部设备会发送一个信号，激活膀胱带设备上的微型led，然后灯光照射到膀胱中的感觉神经元上。这减少了感觉神经元的活动并恢复了正常的膀胱功能，”Gereau说。

研究人员认为，类似的策略可能对人们有效。用于人的设备可能比用于大鼠的设备更大，并且可以在不进行手术的情况下植入，使用导管将其通过尿道放入膀胱。

“这个例子汇集了一个自主、可植入系统的关键要素，该系统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; 调节这种活动的非侵入性手段; 用于无线通信和控制的软、无电池模块; 以及用于闭环操作的数据分析算法，” 西北大学教授约翰·罗杰斯 (John A Rogers) 说。

闭环操作本质上意味着该设备仅在检测到问题时才提供治疗。当行为正常化时，微型led关闭，并且可以停止治疗。研究人员希望在较大的动物中测试类似的设备。研究人员还认为，该策略可用于身体的其他部位-例如治疗慢性疼痛，或使用光刺激胰腺中的细胞分泌胰岛素。然而，一个障碍涉及用于使光敏感蛋白与器官细胞结合的病毒。

Gereau说: “我们还不知道我们是否可以使用病毒方法实现视蛋白的稳定表达，更重要的是，这在长期内是否安全。”他们说: “这个问题需要在临床前模型和早期临床试验中进行测试，以确保该策略完全安全。”