Tim peneliti interdisipliner dari Bern dan Zurich telah mengembangkan metode untuk membersihkan stent kemih dan kateter non -invasif – melalui kulit dan tanpa operasi – menggunakan struktur mikro yang diaktifkan ultrasound.
Stent dan kateter urin adalah tabung medis yang ditanamkan yang banyak digunakan dalam pengobatan manusia dan hewan untuk menguras urin ke/dari kandung kemih. Stent ureter digunakan ketika ureter, saluran antara ginjal dan kandung kemih, diblokir oleh tumor, kehamilan, batu atau penyempitan anatomi. Biofilm, diproduksi oleh bakteri, dan endapan kristal, yang disebut enfrustasi, tumbuh di dinding bagian dalam dan luar dari stent dan kateter seperti itu segera setelah implantasi dan merupakan penyebab utama kegagalan perangkat ini karena mereka menyebabkan penyumbatan yang menyakitkan dan infeksi urin. Untuk mengurangi masalah ini, stent dan kateter karena itu harus diganti setiap dua hingga enam bulan, yang tidak hanya sangat membatasi kualitas hidup mereka yang terkena dampak tetapi juga mengarah pada beban dan biaya rumah sakit yang tinggi.
Dalam sebuah penelitian baru-baru ini yang dipimpin oleh Daniel Ahmed, profesor robotika akustik di ETH Zurich, dan Francesco Clavica dari Artorg Center di University of Bern, tim interdisipliner meniru arsitektur dan kondisi aliran yang dipelihara dan terbukti bahwa pengembalian yang diaktifkan dengan ultrasound-teraktivasi. Permukaan yang diaktifkan oleh kilonik yang diaktifkan oleh kilonik. Temuan ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah PNAS .
Kolaborasi interdisipliner
“Dengan dukungan dari Kantor Inovasi Universitas Bern, kami menerjemahkan penelitian fundamental yang dilakukan selama PhD saya di ETH Zurich ke dalam teknologi inovatif” jelas Cornel Dillinger, yang berbagi kepenulisan pertama studi dengan Pedro Amado, keduanya dari Artorg Center di University of Bern. Para peneliti membayangkan perangkat medis baru yang menampilkan silia di dinding bagian dalam dan luar yang, menggunakan aktivasi ultrasound melalui kulit, akan menghasilkan streaming yang efisien yang melonggarkan bakteri dan kristal dari permukaan dan menyiramnya. Dengan cara ini, stent dan kateter dapat dibersihkan secara non-invasif, secara signifikan mengurangi risiko obstruksi.
Pembersihan yang efisien dengan USG
Para peneliti dapat menunjukkan bahwa gelombang ultrasound yang mengenai permukaan halus hampir tidak menghasilkan streaming. Jika, di sisi lain, permukaan fitur struktur mikro dengan tepi tajam seperti silia, streaming yang sangat efisien dibuat, yang disebut streaming akustik. Hasil percobaan mikrofluida jauh melebihi harapan para peneliti. “Dalam semua tes, enkrustasi khas dan biofilm, yang ditemukan di stent dan kateter kemih, dapat dihapus dalam beberapa menit atau bahkan detik menggunakan teknologi kami,” jelas Daniel Ahmed, penulis penelitian bersama. Teknologi ini dapat digunakan tidak hanya dalam urologi, tetapi juga di daerah lain seperti bedah visceral atau kedokteran hewan, di mana pembersihan perangkat medis yang ditanamkan juga penting.
Melihat ke masa depan
Pembersihan non-invasif oleh aktivasi ultrasonik memiliki potensi untuk meminimalkan kebutuhan untuk intervensi invasif berulang, yang dapat secara signifikan meningkatkan kualitas hidup pasien dan mengurangi beban rumah sakit dalam hal kunjungan pasien rawat jalan. Hasil studi kelayakan menjanjikan. “Namun, masih ada jalan panjang sebelum kami memiliki produk yang siap pasar dari mana pasien dapat memperoleh manfaat,” menekankan Francesco Clavica, penulis co-lead penelitian. Dengan dukungan yang diberikan oleh hibah jembatan lebih dari 2 juta franc Swiss dari Swiss National Science Foundation, langkah selanjutnya adalah mengembangkan prototipe yang akan diuji dalam model hewan. “Kami sudah berpikir tentang bagaimana perangkat seperti itu dapat diproduksi dengan cara yang dapat diskalakan dan berkelanjutan,” tambah Clavica. Dalam jangka panjang, tim peneliti berencana untuk menemukan perusahaan spin-off.
Amado P, Dillinger C, Bahou C, Gheinani H, Obrist D, Burkhard F, Ahmed D, Clavica F: Silia yang diaktifkan ultrasound untuk kontrol biofilm di perangkat medis yang mendekat. PNAS, 28. April 2025, doi: 10.1073/pnas.2418938122
Tim editorial
