Team Använder AI och Robotik för Att Behandla Ryggmärgsskador

Ett team av forskare vid Rutgers University har använt artificiell intelligens (AI) och robotik för att formulera terapeutiska proteiner. Teamet lyckades stabilisera ett enzym som kan bryta ner ärrvävnad som uppstår till följd av ryggmärgsskador. Det kan också främja vävnadsregenerering.

Studien publicerades i Advanced Healthcare Materials.

Stabilisering av Enzymet

Enzymet som stabiliserades av teamet är Kondroitinase ABS (ChABC).

Adam Gormley är huvudutredare för projektet och biträdande professor i biomedicinsk ingenjörsvetenskap vid Rutgers School of Engineering (SOE) vid Rutgers University-New Brunswick.

“Denna studie representerar en av de första gångerna artificiell intelligens och robotik har använts för att formulera mycket känsliga terapeutiska proteiner och förlänga deras aktivitet med så stor mängd. Det är en stor vetenskaplig prestation”, sa Gormley.

Enligt Gormley kommer en del av hans motivation att slutföra detta arbete från en personlig koppling till ryggmärgsskada.

“Jag kommer aldrig att glömma att vara på sjukhuset och lära mig att en nära collegevän troligen aldrig skulle gå igen efter att ha blivit förlamad från midjan och ner efter en mountainbikeolycka”, sa Gormley. “Terapin vi utvecklar kan kanske en dag hjälpa människor som min vän att minska ärr på deras ryggmärg och återfå funktion. Detta är en bra anledning att vakna upp på morgonen och kämpa för att ytterligare utveckla vetenskap och potential terapi.”

Framväxt av Vävnadsregenerering

Shashank Kosuri är en biomedicinsk ingenjörsdoktorand vid Rutgers SOE och en av huvudförfattarna till studien.

Kosuri betonar att ryggmärgsskador kan ha en negativ inverkan på patienternas och deras familjers psykiska, fysiska och socioekonomiska välbefinnande. Efter en sådan skada inträffar en sekundär kaskad av inflammation, vilket producerar täta ärrvävnader.

ChABC kan bryta ner ärrvävnadmolekyler och främja vävnadsregenerering, men det är mycket instabil vid kroppstemperatur (98,6 ° F). Vid denna temperatur förlorar det all aktivitet inom några timmar.

Syntetiska kopolymerer kan omsluta ChABC och stabilisera dem i fientliga mikromiljöer. Forskarna stabiliserade enzymet genom att använda en AI-styrd approach som innefattade vätskehanteringsrobotik för att syntetisera och testa förmågan hos kopolymerer att stabilisera ChABC och upprätthålla dess aktivitet vid 98,6 ° F.

Forskarna lyckades identifiera flera kopolymerer som presterade bra, och en kopolymer behöll 30 % av enzymet i upp till en vecka. Dessa resultat kan ha stor inverkan på framtida vård av ryggmärgsskador.