通过阻止疤痕组织形成，柔性植入装置可智能控制药物释放

研究人员展示了戈尔韦大学和麻省理工学院开发的柔性机器人植入物。图片来源：玛蒂娜·里根/美国科学促进会Eurekalert网站

据《科学·机器人学》杂志30日报道，爱尔兰戈尔韦大学和美国麻省理工学院研究团队详细介绍了医疗设备技术的一项突破：他们创建了一种智能植入式装置，可在给药的同时感知药物何时开始被排斥，并能借助人工智能（AI）改变形状以调整释放的药物剂量，同时还可减小疤痕组织的影响，该技术可为患者提供智能、持久、量身定制的治疗。

研究团队最初开发的第一代装置，没有考虑到不同患者个体反应不同，最终导致疤痕组织将其包裹起来，妨碍了装置的应用。此次，他们利用AI技术使装置能够对植入环境作出反应，并有可能减少疤痕组织的形成而保持更长的使用寿命。

柔性机器人植入物可在体内进行有规律的运动，如充气和放气，这种定时、重复或变化的动作有助于防止疤痕组织形成。

植入式装置中的一项关键技术是导电多孔膜，它可感知毛孔何时被疤痕组织堵塞。当细胞和细胞产生的物质阻碍通过细胞膜的电信号时，它会检测到阻塞的发生。

研究人员测量了膜上的电阻抗和疤痕组织的形成，发现了二者的相关性。他们还开发和部署了一种机器学习算法，无论纤维化程度如何，该算法均可预测实现一致给药所需的驱动次数和力度。通过计算机模拟，研究人员还探索了该装置随时间推移释放药物的潜力。研究表明，改变驱动装置移动或改变形状的次数和力度，可使装置释放更多药物，有助于绕过已形成的疤痕组织。

疤痕会损伤正常组织的结构和功能，影响身体健康和美观。而疤痕可以看成是纤维化的一种表现，纤维细胞增殖不会自行消失，本文这种植入物最大的特点，就是其不仅可减少纤维化的程度，而且无论纤维化已到怎样的发展阶段，都可随时间推移感知疤痕组织，并智能地控制药物释放。凭借这一能力，该装置还将在更广泛的个性化、精确给药方面发挥巨大潜力。