Trapianto di rene: sensore per monitoraggio in tempo reale

Ormai è risaputo che il trapianto di organi può prolungare considerevolmente la vita di chi lo riceve, ma può capitare che l’organismo del ricevente ‘rifiuti’ il nuovo organo. Recentemente, un team di ricerca ha sviluppato un nuovo prototipo basato sulla bio-elettronica per tracciare determinati parametri nei pazienti con trapianto di rene. Collegando un’interfaccia elettronica wireless e morbida ai reni trapiantati è possibile un monitoraggio continuo in tempo reale della temperatura degli organi e della conducibilità termica. Utilizzando modelli di topo, i creatori hanno dimostrato la diagnosi precoce del rigetto del trapianto monitorando i cambiamenti della temperatura degli organi interessati.

Situazione attuale dei trapiantati di rene

Attualmente, la salute dell’organo è monitorata attraverso esami del sangue che tracciano i livelli di creatinina e azoto ureico nel sangue; questi dati purtroppo possono non essere attendibili per motivi non correlati e portare a falsi negativi e positivi. I test di biopsia, che comportano l’inserimento di un lungo ago per recuperare il tessuto dall’organo, sono invasivi e hanno un elevato rischio di sanguinamento, infezione, dolore e danni ai tessuti vicini. I tempi di attesa per un trapianto di rene possono essere piuttosto lunghi e sono limitati nelle frequenze di monitoraggio.

Il nuovo dispositivo di monitoraggio

Questo nuovo dispositivo di dimensioni 0,3 cm x 0,7 cm e 220 micron è progettato per appoggiarsi sul rene. L’impianto morbido rileva i cambiamenti di temperatura legati all’infiammazione e ad altre risposte comuni nel rigetto. Se viene riscontrato un cambiamento rilevante, l’avviso viene inviato in modalità wireless a uno smartphone nelle vicinanze così da informare il paziente e procedere quanto prima alla risoluzione del problema.

Dettagli sul nuovo prototipo

Il dispositivo ha un termometro altamente sensibile che può rilevare piccoli cambiamenti di temperatura fondamentali per il rene. Inoltre, può misurare anche il flusso sanguigno presente nell’organo. Il sensore è collegato ad un piccolo set di elettronica che si trova accanto all’organo; infatti, una batteria a bottone alimenta il dispositivo e le funzionalità Bluetooth trasferiscono i dati ai dispositivi esterni nelle vicinanze. Tutti i componenti elettronici sono incassati in una plastica morbida e biocompatibile, delicata e flessibile.

Inserimento chirurgico del sensore durante il trapianto di rene

L’inserimento chirurgico dell’intero sistema è una procedura facile e veloce. Posizionarlo sull’organo sotto la capsula renale permette di rimanere in posizione indipendentemente dall’attività fisica. Il nuovo prototipo rimane a un buon contatto termico con il rene sottostante. Il corpo del paziente ed il rene stesso si muovono, quindi c’è questa problematica da affrontare. Il tessuto dell’organo è molle e senza buoni punti di ancoraggio per le suture. Questa è stata una sfida ingegneristica scoraggiante, ma il dispositivo presenta un’interfaccia delicata e senza soluzione di continuità che evita di procurare danni.

Utilità del nuovo sensore impiantabile per il trapianto di rene

Poiché il rigetto del trapianto spesso inizia senza sintomatologia, questo dispositivo potrebbe aiutare ad avvisare il paziente di cambiamenti cruciali anche in assenza di sintomi rivelatori. Questo potrebbe aiutare i pazienti che, secondo uno studio parallelo, in contemporanea con il trapianto provano un’ansia costante non sapendo se il loro corpo sta rifiutando l’organo trapiantato o meno. Il nuovo dispositivo potrebbe offrire una certa protezione ed il monitoraggio continuo potrebbe fornire più rassicurazione ai pazienti.

Sperimentazione in vivo sui topi

I modelli di trapianto di rene basati su topi sono adatti alla ricerca perché sono ben caratterizzati, altamente ripetibili ed economici. Le procedure chirurgiche utilizzate nei seguenti studi comportano la rimozione di entrambi i reni nativi e l’innesto del rene trapiantato attraverso le anastomosi vascolari tra i vasi donatori e l’aorta addominale/vena cava inferiore sul lato destro del corpo.

L’importanza dello studio della temperatura

I ricercatori hanno suddiviso in zone la temperatura come biomarcatore chiave del rigetto iniziale del trapianto. Gli aumenti di temperatura di solito accompagnano l’infiammazione come visto negli studi su modello animale. Si è rilevata una correlazione con il rigetto ed i salti di temperatura fino a 0,6 °C. La temperatura degli organi fluttua su un ciclo giornaliero in circostanze normali. Si sono osservate variazioni anomali della temperatura a frequenza più elevata che si verificano in periodi di 8 e 12 ore nei casi di rigetto del trapianto.

Conclusioni e prospettive future

In conclusione, questa tecnologia unica nel suo genere ha ancora bisogno di studi più ampi e sperimentazione in vivo su uomo. Il team di ricerca sta già lavorando per migliorare il design per consentirne la ricarica della batteria, in modo che il dispositivo possa durare tutta la vita. Mentre gli studi primari sono stati condotti con trapianti di rene, i ricercatori presumono che potrebbe funzionare anche per altri trapianti di organi, tra cui il fegato e i polmoni e per altri modelli di malattia.