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美国加州大学旧金山分校医学中心终末期肾病通过我们自己的设备改善健康

创新可以是必然性,良知,创造力,运气,或更可能是上述所有,都是同时诞生的。不管推动力如何,发明的有效成分都是协作。

这里强调的五位科学家 - 生物工程师Tejal Desai和Shuvo Roy,医学博士/博士候选人Mozziyar Etemadi,微生物学家Joe DeRisi以及医生/外科医生Michael Harrison博士 - 追踪相互交叉的路径,几乎不断探索彼此的专业知识。

当技能和需求相互碰撞时,哈里森将与工程师的联盟视为进入新功能领域的门户。哈里森说:“当我们遇到问题并且缺少一块时,我们不会怀疑有人会在某一日提出这个问题。 “我们一起出去做。”

检测早期劳动力

早产是全球婴儿死亡的头号原因,每年夺走1300万婴儿的生命。更令人震惊的是,在美国有一个早产儿的机会 - 八分之一 - 比全球十分之一的风险更大。

这些是推动BirthAlert团队的统计数据,该团队由围观医生,机械工程师,电气工程师和生物工程师组成。他们正在反思我们检测劳动力的方式。

舒瓦伊罗生物工程实验室的MD / PhD学生Mozziyar Etemadi说:“我们一直在用相同的方法 - 扩张和收缩来预测劳动力 - 从那时起。 “一旦他们进入,你只有在宝宝来之前24到72小时,并且干预的时间可能太少。”

根据BirthAlert团队负责人兼UCSF围产期服务和胎儿治疗项目主任Larry Rand博士的说法,对于发展中国家的妇女而言,这一点尤其如此。 “在我在利比里亚的工作中,我经常遇到一些女性,他们因为早产而挣扎,因此被困在他们的村庄,”兰德说。 “ 的出路通常是骑自行车13英里,这是一名劳动妇女无法做到的。”

BirthAlert团队已经提出了一个智能的颈部帽子,将监测即将到来的劳动力的早期迹象 - 宫颈胶原蛋白的变化。在我们的许多组织中,胶原蛋白可能很硬,就像它在我们的鼻子里,或者是软的,就像它在我们的耳朵里一样。

“在怀孕期间,子宫颈中的胶原会由刚变软,然后宫颈开放,因此胶原蛋白基本上从门向宝宝进入,”Etemadi说。

配备传感器,小电池和一些无线设备以将信号发送到手机,该设备可以在家中短暂地插入,每天一次,无需专业人士的帮助。如果检测到软化,设备将向手机发送信号,手机会将信息发送给医生。

“软化开放的正常过程需要1到3周的时间,”Etemadi说,为医生提供了一个更宽广的工作窗口。

刚刚获得的BirthAlert数量增加了多少,高风险怀孕的干预窗口可能会在该设备的初次临床试验中显示出来,该试验在UCSF人类研究委员会获得道德批准后于2012年春季开始。目前正在对有早产风险的女性进行测试,其中包括早产早产妇和35岁以上的女性 - 所有这些人都会在正规产前检查期间简单插入BirthAlert作为阅读材料。

根据兰德的说法,如果证明有效,BirthAlert不仅可以挽救数百万人的生命,而且还可以为婴儿提供更好的预警信号,因为婴儿早出生就会面临残疾。此外,该设备还可以减少与早产相关的巨大费用 - 仅在美国就有估计每年260亿美元的成本。设备的估计成本:20美元到30美元。

结束透析

无论是金融,人道主义还是道德方面,舒沃罗伊人工肾脏的情况都很明显。不仅植入式咖啡杯大小的设备不需要透析 - 每年花费医疗保险300亿美元 - 但是,正如罗伊所指出的那样:“患者的困境不可能不被移动。”

透析患者是诊断为终末期肾病(ESRD)的患者中较严重的患者,每周可连接三天,每次三到五个小时。 “年度死亡率约为20%,接近结肠癌,”罗伊说,药学和医学学院联合部生物工程和治疗科学系的副教授说。

透析患者迫切需要一种罕见的商品 - 肾移植。统计资料具有破坏性:有17,000个器官可供使用; 92,000名患者符合要求。随着ESRD费率每年增长5%至7%,赔率日益恶化,成本也很高。这或许可以解释为什么罗伊的肾脏项目符合美国食品药品管理局的途径计划,该计划实质上可以快速追踪审批流程。

正在开发的设备看起来非常简单 - 就像一个超大的9伏电池 - 然而,十年来戏剧性的生物工程进步已经塑造了它。手术植入腹部建立长久性血液连接,它提供了无免疫抑制药物的连续治疗。

该设备的靠前个主要组成部分是血液过滤器,它使用硅纳米技能生产出一种能阻断毒素而不引起凝血的膜。该过滤器在患者心脏驱动的压力下工作,无需电源。另一个主要成分生物反应器模拟肾脏的代谢和水分平衡功能。

建立一个成功的生物反应器需要可靠的人体细胞供应。 “硅膜必须赶上项目的需要,我们必须了解如何隔离肾细胞并将它们存储在体外,”Roy说。 “这两项发展加上生物相容性材料的进步 - 正确的涂层 - 使得该设备现在可行。”

根据Roy的说法,Tejal Desai在硅片生物相容性方面的早期工作一般在微型植入物领域具有开创性意义,而且更具体地说,对于该装置的长期成功至关重要。

到目前为止,人造肾脏的概念验证组件已经在小动物中成功运作,并计划在不久的将来进行扩展研究。通过对这些研究和充足的资金进行审查,罗伊预计人体试验将在五到六年后开始。

指导药物递送

想象一下:当你接近你的前门时,它看起来很奇怪。在另一边站着你的配偶,他的脸上似乎波浪歪曲。这些都是年龄相关性黄斑变性(AMD)较令人不安的首要迹象之一,这是60岁以上人群失明的主要原因。尽管新药可以阻止AMD的进展,但医生们一直在努力让它们进入体内正确的位置。

Tejal Desai有一个小小的解决方案。 “在我来到加州大学旧金山分校后不久,我参加了一个论坛,那里有几位眼科医生谈论他们所在领域的挑战,”德赛,生物工程和治疗科学系教授,药学和医学学院联合部门,硕士在转化医学计划的主任。当轮到工程师讨论他们的工作时,她描述了自己的工作:使用纳米制造技能创建一种微型药物递送装置,化学工程改造为在几个月内释放干扰素,作为治疗肝炎患者。 “之后,一位眼科医生走过来参加葡萄酒和奶酪聚会,并说,'如果你能在眼睛里做到这一点,那将是一场重大革命'。”

那是三年前。现在,德赛已经与接近她的眼科医生 - 罗伯特•博希特库博士(Dr. Robert Bhisitkul)合作 - 创建了一个原型,并为黄斑变性药物递送装置申请了专利。目前,将药物注入视网膜的 方法是将其直接注入该区域。

“由于注射药物实际上分解并迅速清除,患者必须每月注射一次,”德赛说。 “我们正在开发一种注射在眼睛后面的聚合物薄膜,并且每次可以递送药物至少6个月。”电影较终生物降解,患者返回另一次注射。

该设备有可能产生重大影响。 “一,你能够使用更少的药物,因此医疗保健系统的药物费用将大大节省,”德赛解释说。 “两个,更直接的交付,你会得到更有效的反应,而三,你减少副作用,因为你使用更少的药物。”

该设备目前正在动物模型中进行测试。人体试验预计三到五年。

德赛的下一个边界是糖尿病。由于很少(小于5%)口服的药物实际上使其进入体内,所以这些患者不得不忍受每日胰岛素注射。她说:“胰岛素在击中目标部位之前会在肠内分解。”德赛现在正在研究一种人造胰腺细胞,它能够感知和响应血糖的变化,从而终身不用胰岛素注射。

缓和呼吸

必要性一直是迈克尔哈里森所有发明的母亲。作为UCSF胎儿治疗中心的联合创始人,哈里森已经制定了一系列改变儿童生活的设备,然后才开始靠前次呼吸。

哈里森说:“整个胎儿手术领域都是围绕着设备的创新而建立的。以早期手术吻合器:测试表明,使用金属钉子关闭子宫造成动物不育。 “这是一个令人震惊的启示,所以我和一家位于东海岸的公司一起工作了一年来解决问题,”他回忆道。 “他们想出了一个装钉设备,成为胎儿手术的推动剂,这种设备是使胎儿手术真正实现的。”

同样,需要强制发明用于胚胎镜手术的微小的创口手术的工具,其中外科医生在伸展的工具和示波器下操作,随后在屏幕上移动。哈里森说:“仪器 - 传统剪刀和抓刀,但是长棍棒 - 是1980年到1990年间爆炸性创新时代的一部分。” “它们不仅用于胎儿手术,还用于任何关节镜手术。”

哈里森仍然在为它发明一个服务不足的人群 - 儿童。他前沿的Magnetic MiniMover是良心的创新。它专为患有一种称为凹陷胸部的病症的孩子设计,可以压缩和损伤肺部和心脏。

哈里森说:“我们必须修复沉没的胸部是一项可怕的手术,我们将孩子的整个胸壁撕开并用钢筋重新绑在一起。” “我知道我们必须以不同的原则来工作。”

他的解决方案Magnetic MiniMover通过长久的力量来工作,就像牙套一样矫正孩子弯曲的牙齿。在门诊手术中,哈里森通过手术将磁铁植入儿童胸骨。然后,他给孩子一个相对的磁铁,以便在晚上或甚至在白天穿着衣服时慢慢地但确定地将胸壁向外拉。哈里森与Mozziyar Etemadi和Shuvo Roy一起使用传感器来操纵设备,传感器通过云数据库技能向孩子的医生发送使用情况和压力信息。该设备现在正在进行临床试验。

与大多数儿科设备一样,这种影响在表面上看起来很小:每年只有2000名儿童被诊断出患有这种疾病。 “这是一个很好的例子,说明为什么开发儿科设备非常具有挑战性,”Harrison解释说。

然而,美国国会认为需要做得更好,因此要求制定儿科设备联盟资助计划来刺激这些设备的发展。哈里森指挥联合会的UCSF分支。 “没有一家大公司会投资,因为彩虹尽头没有黄金,但将会有一种不受威胁的治疗方式,比老的治疗方法好得多。”这对哈里森来说已经足够好了。

分离病毒

Joe DeRisi的ViroChip的全球影响力是以没有发生的事情来衡量的。该设备拥有地球上每种已知病毒的DNA样本(有22,000个)。在几分钟之内,ViroChip就可以检测到任何病毒 - 例如严重急性呼吸系统综合症(SARS),DeRisi在2003年与美国疾病控制和预防中心合作,确定其隔离和遏制,并可能预防流感大流行。

自从SARS以来,ViroChip已经发现了几种新病毒,其中一些与胃肠炎和严重呼吸道疾病等疾病有关,这是5岁以下儿童大的杀手之一。

生物化学与生物物理系联合主席,加州大学旧金山分校霍华德休斯医学研究所的研究员DeRisi说:“ViroChip质疑了病毒在癌症和其他疾病中可能发挥的作用。 “他们是因果关系,还是他们只是共存?我们还不能说,但这是一个值得问的问题。”

ViroChip看起来不像显微镜幻灯片,它依靠DNA来进行比对。当用荧光标记的患者培养基中的DNA与载玻片上相应的病毒DNA相结合时,就会发生匹配,并且许多谜团已经解决。

DeRisi不仅构建了ViroChip,而且还组装了它的机器人,现在正致力于软件技能的研究,该技能将推动目前可用的生物信息库对大量生物材料进行测序,挖掘病毒。

“这个想法是,这里有一些病人,这种疾病可能被包含在身体的一个区域 - 比如肠道,”DeRisi说。 “在这种情况下,我们将所有在那里的东西排序,在干草堆中寻找针 - 病毒。”

德里斯认为,这项技能将成为全新病毒前沿的镜头。 “使用ViroChip,我们可以发现足够接近已知病毒的病毒,”他解释说。 “在我们的新系统中,我们已经拉出了看起来非常不同的病毒,我们不确定它们甚至是病毒,我们正在构建可以将这些碎片放在一起并确认它们的软件。”

关于UCSF医疗中心

UCSF医疗中心一直名列美国十大医院之一。对于创新治疗,先进技能,医疗保健专业人员和科学家之间的合作以及富有同情心的病人护理团队的认可,UCSF医疗中心是旧金山加利福尼亚大学的学术医疗中心。医疗中心的国家卓越计划包括儿童健康,大脑和神经系统,器官移植,妇女健康和癌症。它作为UCSF内的自营企业运营,并产生自己的收入以支付提供病人护理的运营成本。

在www.facebook.com/UCSFMedicalCenter或Twitter @ UCSFHospitals上关注UCSF医疗中心。

本新闻稿已针对该网站进行了修改


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