Magnetizovaný přístup k vyhledávání ledvinových kamenů předčí standardní metody v preklinické studii

Stanfordská univerzita představila zařízení kompatibilní s ureteroskopií, které magnetizuje a získává fragmenty ledvinových kamenů pomocí drátu, přičemž výkon v modelu prasete překonává tradiční techniky odstraňování.

Onemocnění ledvinovými kameny postihuje přibližně 11 % populace USA a často vyžaduje ureteroskopickou laserovou litotrypsii. Odstranění fragmentů po litotrypsii zůstává neefektivní, takže u mnoha pacientů zůstávají zbytky, které mohou vyvolat bolest, infekci, opakovat procedury a zvýšit náklady.

Kameny se tvoří z krystalizovaných solí, které pak mohou ucpat tenké trubičky vedoucí moč z ledvin do močového měchýře, což způsobuje bolest, infekci a poranění ledvin.

Ureteroskopická laserová litotrypse zůstává nejběžnějším postupem. Endoskop vstupuje močovou trubicí do horních močových cest, laserové vlákno rozbíjí kameny na fragmenty pod výplachem fyziologickým roztokem a chirurgové se pak zaměřují na odstranění nebo spontánní průchod malých kousků.

Zbytkové fragmenty přetrvávají až u 40 % pacientů po ureteroskopii a způsobují komplikace, které sahají od návštěv na pohotovosti až po opakované intervence. Riziko se kumuluje s časem, protože 30 % pacientů s jakýmikoli reziduálními fragmenty vyžadovalo další operaci do pěti let, ve srovnání se 4 % u pacientů bez reziduálních fragmentů.

Požadavky na péči jsou značné, s více než 1,3 milionu nouzových návštěv a více než 4 miliardy dolarů v ročních výdajích v USA. Ve spojení s rostoucí obezitou a cukrovkou, hlavními rizikovými faktory pro tvorbu, se odhaduje, že ledvinové kameny přidají dalších 1,2 miliardy dolarů ročně. náklady na zdravotní péči do roku 2030.

Ve studii „Magnetické vyhledávání ledvinových kamenů pomocí ureteroskopie na prasečím modelu“ zveřejněno v Zařízenívýzkumníci zkonstruovali systém kompatibilní s ureteroskopií k magnetizaci fragmentů kamenů hydrogelem a jejich získání pomocí magnetického drátu pod přímou endoskopickou vizualizací u prasat.

Experimentální nastavení

Nástroje odrážely nástroje používané v klinické ureteroskopii s určitou kontrolovanou optimalizací. 3D vytištěný model ledviny byl umístěn do 0,9% solné lázně. Pocházející z člověka ledvinový kámen fragmenty byly umístěny do modelové ledviny.

Dva hydrogelové prekurzory, ferumoxytol a chitosan, byly společně dodávány přes duální lumenový injektor, takže se dostaly do kontaktu s povrchem fragmentu a vytvořily magnetický hydrogel in situ, načež se magnetický drát pokusil získat.

Prasečí ledviny dostaly retrográdní umístění fragmentů šťavelanu vápenatého odvozeného od člověka pod 3 mm, na fragmenty byl aplikován magnetický hydrogel a magnetický drát se pokusil získat. Kontrolní ledviny podstoupily pouze umístění fragmentů a odebrání koše.

Experimenty přežití používaly tři prasata. Jedna ledvina na zvíře obdržela magnetický hydrogel s endoskopickým potvrzením tvorby gelu a kontralaterální ledvina zůstala neléčená jako kontrola.

3D vytištěné výsledky ledvin

Benchtop optimalizace identifikovala počáteční nesoulad hustoty mezi ferumoxytolem a chitosanem ve fyziologickém roztoku. Přidání glycerolu k prekurzoru chitosanu odpovídalo hustotám a čtyřnásobně zvýšilo magnetické značení 1–2 mm fragmentů šťavelanu vápenatého.

Ureteroskopické běhy prokázaly odstranění více fragmentů po jediné aplikaci hydrogelu. Celkem 28 fragmentů o velikosti 1–2 mm bylo odstraněno v šesti průchodech po přibližně 100 μl ferumoxytolu a 200 μl chitosanu dodaných přes injektor.

Výkon u prasat

Jednotýdenní experimenty s přežitím zaznamenaly bezproblémové zotavení bez kamenů při normálním močení. Analýza moči a krevní obraz zůstaly v normálních mezích.

Samotné zavlažování odstranilo asi 70 % nakapaného gelu. Kombinované magnetické vyhledávání a irigace odstranily 99,8 % gelu během 10 minut. Magnetické částicové zobrazování moči, krve, ledvin, močovodů, močového měchýře a vybraných orgánů po jednom týdnu ukázalo signály pod detekčním limitem, což podporuje úplnou eliminaci hydrogelu do tohoto časového bodu.

Budoucí výzkumné plány

Autoři dospěli k závěru, že strategie magnetizace a získávání je proveditelná a kompatibilní s klinickými ureteroskopy na prasečím modelu, s příznivým krátkodobým bezpečnostním profilem a prokazatelnými cestami pro intraoperační odstranění a fyziologickou clearance.

Budoucí plány zahrnují testování hlava-hlava v ureteroskopickém modelu, zdokonalení hydrogelové formulace směrem ke zjednodušeným dávkovacím poměrům, vylepšení katétrů a průzkum alternativních magnetických geometrií.

Úspěšné převedení na klinickou metodu by mohlo zvýšit míru eliminace kamenů, snížit nepříznivé výsledky pacientů a snížit zátěž zdravotní péče.

© 2025 Science X Network