Gli ingegneri della Rice University hanno sviluppato il più piccolo stimolatore cerebrale impiantabile in un paziente umano. Grazie alla pionieristica tecnologia di trasferimento di potenza magnetoelettrica, il dispositivo grande quanto un pisello può essere alimentato in modalità wireless tramite un trasmettitore esterno e utilizzato per stimolare il cervello attraverso la membrana protettiva attaccata alla parte inferiore del cranio.
Rice team demonstrates miniature brain stimulator in humans
Il dispositivo, noto come Over-brain Therapeutic (DOT) programmabile digitalmente, potrebbe rivoluzionare il trattamento della depressione resistente ai farmaci e di altri disturbi psichiatrici o neurologici fornendo un’alternativa terapeutica che offre maggiore autonomia e accessibilità al paziente rispetto alle attuali terapie basate sulla neurostimolazione ed è meno invasivo rispetto ad altre interfacce cervello-computer (BCI).
“In questo lavoro dimostriamo che il nostro dispositivo, delle dimensioni di un pisello, può attivare la corteccia motoria, il che fa sì che il paziente muova la mano“, ha detto Robinson, professore di ingegneria elettrica e informatica e di bioingegneria alla Rice. “In futuro, potremo posizionare l’impianto sopra altre parti del cervello, come la corteccia prefrontale, dove ci aspettiamo di migliorare il funzionamento esecutivo nelle persone con depressione o altri disturbi”.
I ricercatori del National Institutes of Health hanno applicato l’intelligenza artificiale (AI) a una tecnica che produce immagini ad alta risoluzione delle cellule dell’occhio. Riferiscono che con l’intelligenza artificiale, l’imaging è 100 volte più veloce e migliora il contrasto dell’immagine di 3,5 volte. Questo progresso, dicono, fornirà ai ricercatori uno strumento migliore per valutare la degenerazione maculare legata all’età (AMD) e altre malattie della retina.
AI makes retinal imaging (almost) a snap
Il lavoro del prof. Tam si concentra sull’epitelio pigmentato retinico (RPE), uno strato di tessuto dietro la retina sensibile alla luce. L’RPE supporta i neuroni retinici e la sua rottura è associata a molte malattie della retina. L’imaging delle cellule RPE con AO-OCT presenta sfide, come il fenomeno chiamato macchiolina, che interferisce con le immagini. La gestione delle macchie è simile alla gestione della copertura nuvolosa, e i ricercatori riproducono ripetutamente le immagini delle cellule per superare questa sfida.
Il nuovo metodo basato sull’intelligenza artificiale chiamato Parallel discriminator generative adversarial network (P-GAN), un algoritmo di deep learning. Alimentando la rete P-GAN con quasi 6.000 immagini acquisite con AO-OCT e analizzate manualmente di RPE umano, ciascuna abbinata al corrispondente originale maculato, il team ha addestrato la rete a identificare e recuperare le caratteristiche cellulari oscurate dalle macchioline. “La nostra intelligenza artificiale P-GAN renderà l’imaging AO più accessibile per applicazioni cliniche di routine e per studi volti a comprendere la struttura, la funzione e la fisiopatologia delle malattie retiniche che causano cecità” – afferma il prof. Tam.
Una sessione di realtà virtuale (VR) di 10 minuti ha ridotto significativamente il dolore nei pazienti ospedalizzati con cancro in uno studio clinico pubblicato da Wiley online su “CANCER“. Anche il giorno dopo, i partecipanti hanno riscontrato benefici duraturi.
Le sessioni di realtà virtuale che immergono l’utente in nuovi ambienti sono un modo non invasivo e non farmacologico per ridurre il dolore in diverse popolazioni di pazienti. Negli esperimenti il dott. Hunter Groninger, MD, della Georgetown University School of Medicine e MedStar Health e i suoi colleghi hanno randomizzato 128 adulti affetti da cancro con dolore moderato o grave a un intervento VR immersivo di 10 minuti che coinvolgeva ambienti calmi e piacevoli.
“I risultati di questo studio suggeriscono che la realtà virtuale immersiva può essere un’utile strategia non farmacologica per migliorare l’esperienza del dolore da cancro”, ha affermato il dott. Groninger. “Mentre questo studio è stato condotto tra pazienti ospedalizzati, studi futuri dovrebbero anche valutare le terapie del dolore VR in ambito ambulatoriale ed esplorare l’impatto di diversi contenuti VR per migliorare diversi tipi di dolore correlato al cancro in diverse popolazioni di pazienti“.
I ricercatori cinesi hanno ideato una batteria impiantabile che funziona con l’ossigeno nel corpo. Lo studio, pubblicato sulla rivista “Chem“, mostra nei ratti che il design proof-of-concept può fornire energia stabile ed è compatibile con il sistema biologico.
“Se ci pensi, l’ossigeno è la fonte della nostra vita“, afferma l’autore Xizheng Liu, specializzato in materiali e dispositivi energetici presso l’Università di Tecnologia di Tianjin. “Se riusciamo a sfruttare la fornitura continua di ossigeno nel corpo, la durata della batteria non sarà limitata dai materiali limitati all’interno delle batterie convenzionali”.
Questa architettura della batteria Na-O 2 rivoluziona il concetto di batterie impiantabili, può essere facilmente piegata e presenta buone prestazioni elettrochimiche. I dispositivi a batteria Na-O 2 mostrano un’eccellente biocompatibilità in vivo.
Sviluppato congiuntamente dai ricercatori del Gruppo di Radiomica dell’Istituto di Oncologia Vall d’Hebron (VHIO) e dell’Unità di Neuroradiologia dell’Ospedale Universitario di Bellvitge, il Diagnosis in Susceptibility Contrast Enhancing Regions for Neuroncology (DISCERN) è uno strumento di deep learning ad accesso aperto basato sulla formazione di modelli che utilizzano modelli di intelligenza artificiale da informazioni di risonanza magnetica standard (MRI) che consente una diagnosi accurata del tumore al cervello, superando i metodi attuali.
This novel deep learning tool leverages the full spatial and temporal information of conventional MRI to identify behavioral patterns on imaging specific to each tumor.
“Questo lavoro è il risultato di oltre cinque anni di ricerca incentrata sull’identificazione di innovativi biomarcatori di imaging della perfusione a risonanza magnetica per consentire la diagnosi differenziale dei tumori cerebrali. Questo studio integra le intuizioni generate da altri progetti di ricerca precedenti sull’intelligenza artificiale, portando allo sviluppo di software che automatizza la classificazione diagnostica prechirurgica con una precisione molto elevata, facilitando al contempo la sua applicabilità clinica con un’interfaccia utente amichevole per i medici“, ha affermato il prof. Albert Pons-Escoda.
Le persone con diabete devono monitorare regolarmente i livelli di glucosio nel sangue e somministrare insulina. Attualmente, le misurazioni della BGL comportano il prelievo di sangue, ma sono in corso ricerche per trovare alternative meno invasive utilizzando l’elettronica moderna.
Un gruppo di ricerca giapponese ha sviluppato una nuova metodologia per stimare i livelli di glucosio nel sangue dalle misurazioni della luce nel vicino infrarosso (NIR) negli smartphone e negli smartwatch commerciali, potenzialmente rivoluzionando il monitoraggio non invasivo della glicemia. Il loro approccio si basa sull’estrazione dei segnali di ossiemoglobina e deossiemoglobina dalle misurazioni NIR, aprendo nuove prospettive per il monitoraggio non invasivo del diabete.
“Questo indice metabolico basato sul ritardo di fase, che non è stato riportato da altri ricercatori, è una scoperta scientificamente importante” – afferma il prof. Tomoya Nakazawa.
I risultati sono molto promettenti, mostrando una stretta correlazione tra l’indice metabolico e i livelli di glucosio nel sangue. Attualmente sono in corso test clinici su soggetti diabetici per verificare l’applicabilità di questo indice.
Il tessuto adiposo detiene la chiave per stampare in 3D la pelle vivente a strati e potenzialmente i follicoli piliferi, secondo i ricercatori della Pennsylvania State University che hanno sfruttato le cellule di grasso e le strutture di supporto del tessuto umano procurato clinicamente per correggere con precisione le lesioni nei ratti. Il progresso potrebbe avere implicazioni per la chirurgia ricostruttiva del viso e persino per i trattamenti per la crescita dei capelli negli esseri umani.
Miji Yeo, a postdoctoral researcher at Penn State, checks the bioink cartridges on a 3D printer developed to intraoperatively print layers of skin. Credit: Michelle Bixby/Penn State. All Rights Reserved.
“Con questo lavoro, dimostriamo la bio-stampa di pelle a spessore completo con il potenziale di far crescere i capelli nei ratti. Questo è un passo più vicino a poter ottenere una ricostruzione della testa e del viso più naturale ed esteticamente gradevole negli esseri umani” ha detto il prof. Ibrahim T. Ozbolat.
“Abbiamo stampato la miscela matrice-fibrinogeno insieme alle cellule staminali direttamente nel sito della lesione con l’obiettivo di formare l’ipoderma, che aiuta nella guarigione delle ferite, nella generazione dei follicoli piliferi, nella regolazione della temperatura e altro ancora” spiega il prof. Ozbolat.
Con la capacità di bio-stampa completamente automatizzata e materiali compatibili di grado clinico, questa tecnologia potrebbe avere un impatto significativo sulla traduzione clinica della pelle ricostruita in modo preciso.
Gli scienziati dell’University of Bath hanno sviluppato un nuovo strumento di intelligenza artificiale che mappa la funzione delle proteine in un tumore canceroso, consentendo ai medici di decidere come indirizzare il trattamento in modo più preciso.
Un nuovo strumento chiamato FuncOmap è stato sviluppato per mappare le oncoproteine nelle immagini del tumore, consentendo una diagnosi più accurata e un trattamento personalizzato.
New tool will enable clinicians to predict how patients are likely to respond to treatments (credit: SciePro)
FubcOmap è stato testato positivamente nell’analisi degli stati interattivi spaziali HIF2α e HIF1β on campioni di pazienti carcinoma a cellule renali a cellule chiare (ccRCC).
Questo lavoro interdisciplinare unisce informatica, biologia e fisica per migliorare la medicina personalizzata nel trattamento del cancro.
I vantaggi della tomografia computerizzata (TC) per l’imaging nella gestione dei pazienti (inclusa l’efficacia diagnostica, la pianificazione del trattamento e il follow-up della malattia) sono indiscutibili. Tuttavia, l’uso estensivo di questa procedura negli ultimi decenni ha sollevato preoccupazioni nella comunità medica e scientifica sui potenziali rischi di neoplasia associati all’esposizione a radiazioni ionizzanti, in particolare nei pazienti giovani.
L’esposizione associata alle scansioni TC è considerata bassa (< 100 mGy), ma è comunque superiore a quella di altre procedure diagnostiche e, in soggetti prima dei 22 anni di età, le radiazioni derivanti da queste scansioni TC possono portare a una maggiore probabilità di sviluppare nel tempo neoplasie ematologiche.
Per affrontare queste limitazioni, medici, epidemiologi e dosimetristi di nove paesi europei (Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Paesi Bassi, Norvegia, Spagna, Svezia e Regno Unito) si sono riuniti per condurre uno studio multinazionale finanziato dall’Europa, EPI-CT , coordinato dall’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC).
Lo studio ha analizzato i dati di quasi un milione di persone che si sono sottoposte ad almeno una TAC prima dei 22 anni . Per ogni persona è stata stimata la dose di radiazioni erogata al midollo osseo, dove vengono prodotte le cellule del sangue. Collegando queste informazioni ai registri nazionali dei tumori, i ricercatori dell’EPI-CT sono stati in grado di identificare coloro che hanno sviluppato un cancro del sangue nel corso del tempo. Gli individui sono stati seguiti per una media di 7,8 anni, anche se per coloro che hanno effettuato scansioni TC nei primi anni della tecnologia, i ricercatori sono stati in grado di monitorare l’incidenza del cancro per più di 20 anni dopo la prima scansione.
I risultati mostrano una chiara associazione tra le dosi totali di radiazioni al midollo osseo derivanti dalle scansioni TC e il rischio di sviluppare tumori maligni sia mieloidi che linfoidi . Una dose di 100 mGy ha moltiplicato il rischio di sviluppare un cancro del sangue di un fattore di circa 3. Pertanto, una tipica scansione oggi (con una dose media di circa 8 mGy) aumenta il rischio di sviluppare queste neoplasie di circa il 16% . “In termini di rischio assoluto, ciò significa che, per ogni 10.000 bambini sottoposti a TAC, possiamo aspettarci di vedere circa 1-2 casi di cancro nei 12 anni successivi all’esame“, afferma la prima autrice Magda Bosch de Basea, Ricercatore ISGlobal dello studio.
I risultati di questo studio sottolineano la necessità di sensibilizzare la comunità medica e di continuare ad applicare rigorose misure di radioprotezione, soprattutto nei pazienti più giovani.
I ricercatori dell’Università di Cambridge hanno sviluppato un sensore robotico che incorpora tecniche di intelligenza artificiale per leggere il braille a velocità circa doppie rispetto alla maggior parte dei lettori umani.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato algoritmi di apprendimento automatico per insegnare a un sensore robotico a scorrere rapidamente sulle righe di testo braille. Il robot è stato in grado di leggere il braille a 315 parole al minuto con una precisione prossima al 90%.
Il sensore robotico ha una fotocamera nel “punta del dito” e utilizza una combinazione di informazioni visive e sensoriali per leggere il braille. Il lettore robotico può leggere a 315 parole al minuto con un’accuratezza dell’87%, il doppio rispetto ai lettori umani. I ricercatori ritengono che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata anche al di fuori del contesto braille, come nel rilevamento di strutture superficiali o nella manipolazione robotica.
I ricercatori affermano che l’elevata sensibilità richiesta per leggere il braille lo rende un test ideale per lo sviluppo di mani robotiche o protesi con sensibilità paragonabile alla punta delle dita umane. I risultati sono riportati sulla rivista “IEEE Robotics and Automation Letters“.
Leggi abstract dell’articolo: High-Speed Tactile Braille Reading via Biomimetic Sliding Interactions P. Potdar, D. Hardman, E. Almanzor and F. Iida, IEEE Robotics and Automation Letters, doi: 10.1109/LRA.2024.3356978.
Una nuova ricerca ha dimostrato che la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) erogata due volte al giorno per 6 settimane può migliorare la funzione cognitiva nei pazienti con malattia di Alzheimer (AD), evidenziando il potenziale della tDCS come intervento terapeutico.
“Nel complesso, la tDCS è un metodo promettente per migliorare la funzione cognitiva con un trattamento sufficiente. È supportato da prove elettrofisiologiche (MEP) in pazienti con AD e questi risultati supportano il ruolo potenziale della plasticità corticale come biomarcatore dell’effetto del trattamento“, scrivono gli autori.
Nello studio sono stati arruolati 124 pazienti con AD da lieve a moderata e la plasticità corticale è stata rappresentata dal potenziale evocato motorio (MEP) misurato con l’elettromiografia.
Con la crescita dell’uso della tecnologia indossabile, gli orologi intelligenti vengono commercializzati in tutto il mondo ai consumatori come un modo per monitorare la salute.
Un gruppo di ricerca guidato dal prof. Ghanbari della Michigan University Medical School ha sviluppato un orologio da polso con prescrizione che monitora continuamente il ritmo cardiaco di chi lo indossa e utilizza un algoritmo unico per rilevare la fibrillazione atriale.
Il dispositivo di livello clinico, chiamato Verily Study Watch, si è dimostrato molto accurato nell’identificare la fibrillazione atriale nei partecipanti. I risultati sono pubblicati sul “Journal of American Heart Association“.
“Al momento, in genere gestiamo i pazienti con fibrillazione atriale utilizzando l’elettrocardiogramma, o ECG, cerotti che mettiamo sul torace, ma il futuro della gestione della fibrillazione atriale sarà sul polso“, ha affermato il prof. Ghanbari.
Proprio come i dispositivi indossabili dei consumatori, il Verily Study Watch rileva sottili cambiamenti nel ritmo cardiaco inviando impulsi luminosi attraverso la pelle nei vasi sanguigni, un processo noto come fotopletismografia.
Ispirandosi al sistema visivo potenziato della farfalla “Papilio xuthus“, un team di ricercatori dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, ha sviluppato un sensore di imaging in grado di “vedere” nella gamma UV inaccessibile agli occhi umani.
Il design del sensore utilizza fotodiodi impilati e nanocristalli di perovskite (PNC) in grado di acquisire diverse lunghezze d’onda nella gamma UV. Utilizzando le firme spettrali dei marcatori biomedici, come gli amminoacidi, questa nuova tecnologia di imaging è persino in grado di differenziare tra cellule tumorali e cellule normali con una sicurezza del 99% (video).
UV imaging sensor compared to a US quarter under white light (top) and under UV light (bottom), green appearance attributed to PNC layer fluorescence.
“Ci siamo ispirati al sistema visivo delle farfalle, che sono in grado di percepire più regioni nello spettro UV, e abbiamo progettato una fotocamera che replica tale funzionalità”, afferma il prof. Gruev . “Lo abbiamo fatto utilizzando nuovi nanocristalli di perovskite, combinati con la tecnologia di imaging del silicio, e questa nuova tecnologia della fotocamera è in grado di rilevare più regioni UV”.
“Questa nuova tecnologia di imaging ci consente di differenziare le cellule cancerose da quelle sane e sta aprendo nuove ed entusiasmanti applicazioni oltre la semplice salute” affermano i ricercatori. Immaginiamo di poter utilizzare questo sensore durante l’intervento chirurgico. Una delle sfide più grandi è sapere quanto tessuto rimuovere per garantire margini liberi e un sensore di questo tipo può aiutare a facilitare il processo decisionale quando un chirurgo rimuove un tumore canceroso.
Un nuovo strumento per far crescere rapidamente i globuli bianchi che uccidono il cancro potrebbe far avanzare la disponibilità dell’immunoterapia, una terapia promettente che sfrutta la potenza della risposta immunitaria del corpo per colpire le cellule tumorali.
I ricercatori della Washington State University hanno sviluppato un bioreattore delle dimensioni di un minifrigo in grado di produrre cellule, chiamate cellule T, al 95% del tasso di crescita massimo, circa il 30% più velocemente rispetto alle tecnologie attuali. I ricercatori riferiscono del loro lavoro sulla rivista Biotechnology Progress . Lo hanno sviluppato utilizzando cellule T provenienti da bovini, sviluppate dal coautore Bill Davis del Veterinary College della WSU, e anticipano che funzionerà in modo simile sulle cellule umane.
I ricercatori stanno lavorando per migliorare il bioreattore. Sperano di aggiungere più camere e si aspettano che alla fine saranno in grado di produrre abbastanza cellule in tre giorni per tre dosi di terapia.
Un team di ricercatori dell’Università del Maryland (UMD) ha fatto nuovi passi avanti nella lotta contro il cancro metastatico combinando con successo tre tecnologie di fotoimmunoterapia all’avanguardia per aiutare a prevenire la diffusione e il ritorno della malattia, riducendo al minimo la malattia e altri effetti collaterali familiari del trattamento.
Come dimostra lo studio pubblicato su “Science Advances“, una combinazione di somministrazione mirata di farmaci “foto(nano)medicina”, imaging e monitoraggio delle risposte al trattamento potrebbe dare ai medici la possibilità di apportare modifiche immediate al trattamento, ottenendo in definitiva risultati migliori.
UMD researchers have successfully combined three photoimmunotherapy technologies to help prevent the spread and return of metastatic cancer, while minimizing side effects of treatment. Photo courtesy of the National Institutes of Health
Il team di ricerca dell’UMD ha creato un sistema di somministrazione di farmaci specializzato che utilizza liposomi caricati con farmaci chemioterapici e marcatori fluorescenti per colpire con precisione le cellule tumorali, monitorando i liposomi mentre si muovono attraverso il corpo.
una telecamera avanzata che utilizza il laser per raccogliere informazioni sui diversi colori della luce emessi dal sistema di somministrazione dei farmaci all’interno del corpo. Queste informazioni vengono caricate sui server dell’azienda e analizzate in tempo reale.
La telecamera fornisce informazioni per un intervento guidato dalla fluorescenza, in cui i medici valutano l’efficacia del trasporto del farmaco ai siti del cancro metastatico e determinano la quantità di luce laser necessaria per la fotoimmunoterapia, riducendo al minimo il danno ai tessuti.
Una nuova sostanza prodotta in laboratorio imita il tessuto umano e potrebbe ridurre o sostituire l’uso di materiali di derivazione animale nella ricerca biomedica.
Gli scienziati dell’UNSW Sydney hanno creato un nuovo materiale che potrebbe cambiare il modo in cui i tessuti umani possono essere coltivati in laboratorio e utilizzati nelle procedure mediche. La ricerca è pubblicata su “Nature Communications”.
Il nuovo materiale appartiene a una famiglia di sostanze chiamate idrogel, l’essenza delle sostanze “molle” della vita che si trovano in tutti gli esseri viventi, come la cartilagine degli animali e nelle piante come le alghe marine. Le proprietà degli idrogel li rendono molto utili nella ricerca biomedica perché possono imitare il tessuto umano, consentendo alle cellule di crescere in laboratorio.
Il professor Kris Kilian, associato alla Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali e alla Scuola di Chimica dell’UNSW, afferma che il materiale idrogel è costituito da peptidi semplici e corti, gli stessi elementi costitutivi delle proteine (“Trpzip“). Questo materiale è bioattivo, il che significa che le cellule incapsulate si comportano come se fossero in un tessuto naturale. Inoltre, è antimicrobico, prevenendo le infezioni batteriche. Questa combinazione lo rende ideale per l’utilizzo in campo medico. Inoltre, ha la capacità di auto-ripararsi dopo essere stato danneggiato, che sia stato schiacciato, fratturato o espulso da una siringa. Questa caratteristica lo rende adatto per la biostampa in 3D o come materiale iniettabile per la medicina.
Un team di ricercatori della National University of Singapore ha progettato un innovativo gel magnetico per la guarigione delle ferite che promette di guarire le ferite diabetiche tre volte più velocemente, ridurre i tassi di recidiva e, di conseguenza, ridurre gli incidenti di amputazioni degli arti. L’innovativo idrogel magnetico, che contiene cellule cutanee per la guarigione e particelle magnetiche, adotta un approccio completo “tutto in uno” alla guarigione delle ferite, accelerando il processo su diversi fronti. Per massimizzare i risultati terapeutici, viene utilizzato un dispositivo magnetico esterno wireless per attivare le cellule della pelle e accelerare il processo di guarigione della ferita.
A bandage pre-loaded with magnetic hydrogel is placed on the wound, and an external device is used to accelerate the wound healing process.
Il gel appositamente progettato per la guarigione delle ferite è caricato con due tipi di cellule cutanee approvate dalla FDA: cheratinociti (essenziali per la riparazione della pelle) e fibroblasti (per la formazione del tessuto connettivo), oltre a minuscole particelle magnetiche. Quando combinato con un campo magnetico dinamico generato da un dispositivo esterno, la stimolazione meccanica del gel incoraggia i fibroblasti dermici a diventare più attivi. I test di laboratorio hanno mostrato che l’attività aumentata dei fibroblasti generata dal gel magnetico per la guarigione delle ferite aumenta il tasso di crescita delle cellule di circa il 240% e raddoppia la loro produzione di collagene, una proteina cruciale per la guarigione delle ferite. Migliora anche la comunicazione con i cheratinociti per favorire la formazione di nuovi vasi sanguigni. “L’approccio che stiamo adottando non solo accelera la guarigione delle ferite, ma promuove anche la salute generale delle ferite e riduce le possibilità di recidiva“, ha aggiunto il prof. assistente Tay.
Per la prima volta in assoluto, i ricercatori del Surgical Robotics Laboratory University of Twente sono riusciti a far lavorare insieme due microrobot per raccogliere, spostare e assemblare oggetti passivi in ambienti 3D. Questo risultato apre nuovi orizzonti per promettenti applicazioni biomediche.
F N Piñan Basualdo and S. Misra – Adv. Intelligent Sys. 2023 – Surgical Robotics Lab
I ricercatori dell’Università di Twente hanno sfruttato con successo due microrobot magnetici delle dimensioni di un millimetro per eseguire diverse operazioni. Come un orologio, i microrobot erano in grado di raccogliere, spostare e assemblare i cubi. Unico per questo risultato è l’ambiente 3D in cui i robot hanno svolto i loro compiti.
Con un controller personalizzato, il team ha potuto muovere i singoli robot, ma anche il modo attraverso cui interagiscono tra loro. I microrobot sono biocompatibili e possono essere controllati in ambienti difficili da raggiungere e persino chiusi. Ciò lo rende promettente per studi e applicazioni biomediche.
Determinare se una persona è diabetica potrebbe essere facile come farle pronunciare alcune frasi sul proprio smartphone, secondo uno studio innovativo del Klick Labs che combina la tecnologia vocale con l’intelligenza artificiale in un importante passo avanti nel rilevamento del diabete.
Prediction of Type 2 Diabetes Using Smartphone-Recorded Voice Segments
Il nuovo studio, pubblicato su Mayo Clinic Proceedings: Digital Health, descrive come gli scienziati hanno utilizzato da sei a dieci secondi di voce delle persone, insieme a dati sanitari di base, tra cui età, sesso, altezza e peso, per creare un modello di intelligenza artificiale in grado di distinguere se quell’individuo ha il diabete di tipo 2. Il modello ha una precisione dell’89% per le donne e dell’86% per gli uomini.
I ricercatori di Klick Labs hanno chiesto a 267 persone (diagnosticate come non diabetiche o di tipo 2) di registrare una frase sul proprio smartphone sei volte al giorno per due settimane. Da oltre 18.000 registrazioni, gli scienziati hanno analizzato 14 caratteristiche acustiche per individuare le differenze tra individui non diabetici e diabetici di tipo 2.
“La nostra ricerca evidenzia variazioni vocali significative tra individui con e senza diabete di tipo 2 e potrebbe trasformare il modo in cui la comunità medica effettua lo screening del diabete“, ha affermato Jaycee Kaufman, primo autore dell’articolo e ricercatore presso Klick Labs. “Gli attuali metodi di rilevamento possono richiedere molto tempo, viaggi e costi. La tecnologia vocale ha il potenziale per rimuovere completamente queste barriere”.
La Food and Drug Administration degli Stati Uniti ha approvato l’uso delle onde sonore per abbattere i tumori – una tecnica chiamata istotripsia (tecnica che sfrutta gli ultrasuoni a scopo terapeutico) – negli esseri umani per il trattamento del tumore al fegato.
Uno studio clinico in corso dal 2021 presso l’UM Rogel Cancer Center e in altre sedi ha trattato pazienti con tumori epatici primari e metastatici tramite istotripsia, dimostrando la capacità della tecnologia di soddisfare gli obiettivi primari di efficacia e sicurezza del test.
“L’istotrissia è una nuova entusiasmante tecnologia che, sebbene sia nelle fasi iniziali dell’uso clinico, può fornire un’opzione di trattamento non invasivo per i pazienti affetti da cancro al fegato. Si spera che possa essere combinata con terapie sistemiche per un effetto terapeutico sinergico“, ha affermato Mishal Mendiratta-Lala, MD , assistente professore di radiologia presso la Michigan Medicine e ricercatore principale dello studio.
HistoSonics può ora commercializzare e vendere la sua piattaforma di somministrazione dell’istotrissia, chiamata Edison, a ospedali e professionisti medici per l’utilizzo nei trattamenti del fegato.
Ricercatori dell’Università della California a San Francisco hanno sviluppato un bioreattore impiantabile che potrebbe essere utilizzato per creare reni artificiali. Attualmente, la dialisi e i trapianti di rene presentano svantaggi significativi per i pazienti con insufficienza renale, quindi gli scienziati stanno cercando di sviluppare un rene creato in laboratorio che non richieda una dura immunosoppressione o un rene da donatore.
The Kidney Project successfully tests a prototype bioartificial kidney
Il bioreattore impiantabile include un tipo di cellula presente nel rene protetta dal sistema immunitario dietro una membrana di silicio. Il sangue può fluire attraverso il dispositivo e finora i ricercatori hanno dimostrato che le cellule all’interno possono sopravvivere quando viene impiantato nei maiali per almeno sette giorni. Il dispositivo può funzionare silenziosamente in background, come un pacemaker, e non innesca l’attacco del sistema immunitario del ricevente.
“Il rene bioartificiale renderà il trattamento delle malattie renali più efficace e anche molto più tollerabile e confortevole” afferma il prof. Shuvo Roy direttore del Vanderbilt University Medical Center.
Un team di scienziati guidato dal professor Ulrich Lorenz dell’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), ha utilizzato una nuova tecnica di imaging che spinge la risoluzione temporale della microscopia crioelettronica (crio-EM) fino ai microsecondi, per osservare la dinamica veloce di un virus in condizioni real-time. Lo studio è pubblicato su “Nature Communications“.
Nella cryoEM, i campioni sono incorporati nel ghiaccio vetroso, una forma di ghiaccio simile al vetro che si ottiene quando l’acqua viene congelata così rapidamente da impedire la cristallizzazione. Una volta vetrificato il campione, è possibile scattare immagini ad alta risoluzione della sua struttura molecolare con un microscopio elettronico, uno strumento che forma immagini utilizzando un fascio di elettroni anziché la luce.
Il prof. Lorenz e il suo laboratorio hanno esteso le capacità di cryoEM, per catturare immagini di movimenti proteici al microsecondo (un milionesimo di un secondo) fondendo rapidamente il campione vetrificato con un impulso laser. Quando il ghiaccio si scioglie in un liquido, si apre una finestra temporale “regolabile” in cui la proteina può essere indotta a muoversi come fanno nel loro stato liquido naturale nella cellula.
“Non esiste nessun altro metodo in grado di effettuare questo tipo di osservazione. Se diventa possibile estendere i nostri esperimenti a un’ampia gamma di sistemi, cosa che crediamo fermamente sia il caso, il nostro metodo ha il potenziale per rivoluzionare la nostra comprensione di come funzionano le proteine”- afferma il prof. Lorenz.
I ricercatori dell’Anschutz Medical Campus dell’Università del Colorado hanno sviluppato una tecnica che può individuare i primissimi segni della malattia di Alzheimer, anni prima che si manifestino i sintomi.
Il metodo prevede l’utilizzo di una semplice fascia EEG durante il sonno. I ricercatori hanno identificato le tracce EEG negli adulti che invecchiano che potrebbero indicare la patologia precoce dell’Alzheimer. Questi fenomeni EEG si riferiscono alla riattivazione della memoria che si verifica durante il sonno e possono rivelare aspetti della malattia di Alzheimer in fase iniziale, come la positività all’amiloide e il declino cognitivo.
I ricercatori hanno studiato oltre duecento adulti anziani e hanno correlato gli aspetti della malattia di Alzheimer con i fenomeni EEG.
“Il nostro metodo si concentra sul rilevamento dei modelli di onde cerebrali che si verificano durante le funzioni di elaborazione della memoria nel sonno profondo e utilizzando queste onde cerebrali per capire se ci sono problemi nei componenti della memoria del cervello” – afferma Brice McConnell, PhD, professore assistente di neurologia e direttore del programma di ricerca sul sonno presso l’Alzheimer’s and Cognition Center dell’Università del Colorado (video).
I ricercatori affermano che questo è un passo entusiasmante verso l’utilizzo dei dispositivi indossabili come biomarcatori digitali per il rilevamento delle malattie
I ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno sviluppato un sistema di somministrazione di insulina che si basa sulla musica come fattore scatenante.
Una delle soluzioni che gli scienziati stanno perseguendo è racchiudere cellule progettate per la produzione di insulina in capsule che possono essere impiantate nel corpo. Per poter controllare dall’esterno quando e quanta insulina le cellule rilasciano nel sangue, negli ultimi anni i ricercatori hanno studiato e applicato diversi fattori scatenanti: luce, temperatura e campi elettrici.
Ora il prof. Fussenegger e i suoi colleghi hanno sviluppato un altro, nuovo metodo di stimolazione: usano la musica per innescare le cellule a rilasciare insulina in pochi minuti.
I ricercatori che hanno pubblicato su “The Lancet Diabetes & Endocrinology” hanno reso le cellule produttrici di insulina sensibili alle onde sonore utilizzando una proteina del batterio E. coli. Questa proteina regola l’afflusso di ioni calcio nella cellula e i ricercatori l’hanno incorporata nelle cellule umane produttrici di insulina. Il canale ionico si apre in risposta al suono, consentendo agli ioni di calcio di fluire nella cellula e causando l’inversione di carica nella membrana cellulare. Ciò fa sì che le vescicole di insulina si fondano con la membrana cellulare e rilascino l’insulina all’esterno.
La diagnosi di cancro cervicale prevede il rilevamento dei DNA bersaglio prodotti dal papillomavirus umano (HPV)-16 e HPV-18. Recentemente, i ricercatori dell’Università di Chung-Ang hanno sviluppato un biosensore elettrochimico del DNA con sensibilità migliorata per un rilevamento efficace dell’HPV con elevata specificità. Hanno raggiunto questo traguardo utilizzando un nano-onion di grafite e nanosfoglie di disolfuro di molibdeno (MoS 2 ) per la superficie dell’elettrodo, con un trasferimento di elettroni conduttivo migliorato rispetto al solo nanofoglio. [I nano-onion sono strutture nanostrutture che prendono il nome dalla loro somiglianza con gli strati di una cipolla]. Il sensore ha una maggiore sensibilità nella rilevazione del DNA di HPV-16 e HPV-18 attraverso la voltammetria a impulsi differenziali (DPV) in presenza di blu di metilene come indicatore redox.
Credit: Journal of Nanobiotechnology.
Entrambi i tipi di DNA bersaglio prodotti dalle linee cellulari tumorali HPV-18 e HPV-16 sono stati efficacemente rilevati con alta specificità. La combinazione di nano-onion e MoS 2 fornisce una piattaforma adatta per i biosensori elettrochimici per la diagnosi precoce di molte malattie umane, sistemi di somministrazione mirata di farmaci e imaging e diagnostica biomedica..
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