Bioteknologi
Hvordan AI-drevne implantater kan erstatte opioider til smertestilling
Forstå kronisk smerte og dens udfordringer
Moderne anæstesi og smertemedicin har hjulpet til at lette, hvad der engang var et af medicinens mest uløselige problemer: smerte.
Men dette er kun delvist sandt for kronisk smerte, som rammer hundredvis af millioner af mennesker på verdensplan. Ifølge U.S. Pain Foundation, lever 51,6 millioner amerikanere med kronisk smerte. For over 17 millioner af disse mennesker er deres kroniske smerte høj-impact, og begrænser ofte deres liv eller arbejdsaktiviteter.
Når årsagen til smerten ikke er et bestemt øjeblik, men en tilbagevendende problem, kan det blive meget svært for kemisk behandling at virke ordentligt.
Et problem er, at kroppen har tendens til at tilpasse sig til medicin, og de bliver gradvist mindre effektive, hvilket tvinger patienterne til at øge dosis over tid eller lide uden en god alternativ løsning.
Et andet problem er, at stærke smertstillende midler generelt er af opioid-klassen, en type medicin, der er kendt for at kunne føre til afhængighed.
Opioider skrives til mindst 40 millioner patienter årligt i USA alene. Hvert år fører de til, at 85.000+ patienter i akut smerte udvikler afhængighed (opioid misbrug), og 10% udvikler forlænget opioid brug senere.
En sådan niveau af afhængighed er enormt kostbar for samfundet som helhed, og estimeres at repræsentere en omkostning på 180 milliarder dollars årligt i USA alene.
Dette er hvorfor ikke-opioid medicin eller ikke-kemiske smertemedicin kan være en liv-forandrende medicinsk behandling for millioner, og potentielt en markedsværdi på titusinder af millioner dollars.
Et eksempel er Vertex Pharmaceuticals (VRTX ), med en ny klasse af smertemedicin, der ikke kan føre til afhængighed, og som lige er blevet godkendt i 2025. Svampe-drevne smertstillende midler kunne også være en mulighed en dag.
Forskere ved University of Southern California, National Chin-Yi University of Technology (Taiwan), University of California og San Diego State University arbejder på en implantabel trådløs elektronisk stimulator, der også kan hjælpe med at lette smerte uden brug af medicin.
De offentliggjorde deres resultater i Nature Electronics1, under titlen “En programmerbar og selv-tilpasningsdygtig ultrasonisk trådløs implantat til personlig kronisk smertehåndtering”.
Hvordan elektriske implantater forstyrer smertesignaler
| Behandling | Smertelindring | Afhængighedsrisiko | Vedligehold | Tilpasning |
|---|---|---|---|---|
| Opioid medicin | Høj (kortvarig) | Høj | Recepter påfyldning | Lav |
| Konventionelle implantater | Moderat | Ingen | Kirurgi for batteri | Fast stimulation |
| AI-trådløs implantat | Høj (adaptiv) | Ingen | Trådløs, minimal | Adaptiv AI |
I sin kerne er smerte “kun” en elektrisk signal, der føres af nerven mod hjernen. Desværre har evolutionen gjort denne signal til en meget ubehagelig en, og en, som vi simpelthen ikke kan ignorere. Derfor er der behov for medicin som opioider, der forsøger at dæmpe smertesignalet i hjernen.
En alternativ løsning er at direkte forstyrre den elektriske signal selv. Dette er løftet af implantable elektriske stimulatorer, der direkte stimulerer rygmarven for at blokere smertesignaler fra at nå hjernen.
Desværre har disse enheder ikke set en bred anvendelse på grund af mange tekniske ulemper som høj omkostning, behov for invasiv kirurgi, faste batterier og behov for hyppig batteriudskiftning.
Dette er hvorfor den nye enhed, der er opfundet af forskerne, fleksibel og kan genoplades trådløst, er en potentiel game-changer.
Kilde: Viterbi School
Piezoelektrisk trådløs opladning: En game-changer
Som regelbundet batteriudskiftning har været et af de mest problematiske dele af tidligere elektriske stimulatorer til smerte, og kræver regelmæssig ekstra kirurgi, har dette været centrum for forskernes arbejde.
Idéen er at omdanne mekaniske bølger til elektriske signaler gennem et fænomen kaldet piezoelektrisk effekt.
De brugte et miniaturiseret piezoelektrisk element lavet af bly zirconat titanat (PZT), et højeffektivt materiale til at omdanne indkommende ultralydenergi til den elektriske kraft, der er nødvendig for stimulation.
Ultralyd er en god mulighed for medicinske enheder, da de kan føre energi dybt ind i kroppen uden at forårsage skade.
Dette er en trendy idé i rummet af medicinske enheder, med en anden ultralyd-drevet implantat, til pacemakere denne gang, også annonceret af et hold af koreanske forskere i juni 2025.
