Safe Placement of a Micro-Electromechanical Systems (MEMS), Levonorgestrel Releasing Contraceptive: Cadaver and Porcine Studies

Voor miljoenen mensen over de hele wereld is het voorkomen van een onbedoelde zwangerschap een kwestie van dagelijkse planning, vaak afhankelijk van methoden die vereisen dat men elke dag een pil onthoudt of een kliniek bezoekt voor een afspraak. Langwerkende reversibele anticonceptie biedt een ander pad: een klein apparaatje dat onder de huid wordt geplaatst en jarenlang werkt zonder dagelijkse inspanning. Hoewel deze implantaten zeer effectief zijn, brengen ze een specifieke beperking met zich mee: zodra een persoon besluit zwanger te willen worden of te stoppen met de methode, moet het apparaat chirurgisch worden verwijderd. Deze vereiste voor een tweede procedure kan een barrière vormen voor sommigen. Onderzoekers ontwikkelen nu een nieuw soort implantaat dat deze dynamiek zou kunnen veranderen. In plaats van een vaste staaf die eruit moet worden gehaald, is dit nieuwe apparaat een piepklein, draadloos machineetje dat in staat is om de afgifte van hormonen te pauzeren en later weer te hervatten, allemaal zonder dat er een operatie voor nodig is. Voordat een dergelijk apparaat op mensen getest kan worden, moeten wetenschappers echter bewijzen dat het veilig in het menselijk lichaam geplaatst kan worden, waarbij ze ervoor zorgen dat het op de juiste plek zit zonder nabijgelegen zenuwen of bloedvaten te beschadigen.

Om deze vraag te beantwoorden, heeft een team van onderzoekers een reeks zorgvuldige studies uitgevoerd met behulp van menselijke kadavers en levende varkens. Hun doel was om de veiligste plaats te bepalen voor het inbrengen van dit nieuwe apparaat in de bovenarm en om te zien hoe levend weefsel er in de loop van de tijd op reageert. Het apparaat zelf is een micro-elektromechanisch systeem, een piepkleine machine die ontworpen is om gedurende tien jaar een hormoon genaamd levonorgestrel af te geven. Omdat het draadloos is, kan de medicijnafgifte worden gepauzeerd zonder verwijdering om zwangerschap toe te laten en vervolgens weer te worden gestart wanneer de gebruiker voortgezette anticonceptie wenst, in plaats van chirurgische verwijdering en het opnieuw inbrengen van een nieuw apparaat. Omdat het apparaat echter een andere grootte en vorm heeft dan de implantaten die momenteel in gebruik zijn, moest het team precies verifiëren waar het geplaatst moest worden. Ze richtten zich op de binnenkant van de bovenarm, een veelvoorkomende plaats voor deze implantaten, maar ze moesten nauwkeurige metingen definiëren om de complexe netwerken van zenuwen en bloedvaten die door dat gebied lopen, te vermijden.

De eerste fase van het onderzoek bestond uit het ontleden van twaalf menselijke armen van negen verschillende donoren, variërend in leeftijd van drieëndertig tot eenentachtig jaar oud. Het team voegde chirurgen toe die gespecialiseerd zijn in algemene en vasculaire anatomie, om ervoor te zorgen dat de examinatie van de interne structuren van het lichaam grondig en deskundig was. Ze zochten naar specifieke oriëntatiepunten op de arm: de botachtige bult aan de binnenkant van de elleboog en de groef waar de armspieren samenkomen. Door afstanden vanaf deze punten te meten, probeerden ze een "sweet spot" te vinden waar het apparaat veilig onder de huid kon liggen, maar ver verwijderd van kritieke structuren zoals de arteria brachialis, de nervus medianus en de vena basilica. De onderzoekers testten deze locatie op armen van donoren met verschillende lichaamsbouw, inclus van mensen met een hogere lichaamsmassa en mensen met een lagere lichaamsmassa, om ervoor te zorgen dat de veiligheidsrichtlijnen voor een breed scala aan mensen zouden werken.

De dissecties toonden aan dat een specifieke zone op de binnenarm inderdaad veilig was. Het team bepaalde dat de ideale plek zich bevindt tussen acht en tien centimeter omhoog vanaf het elleboogbeen, en vier tot zes centimeter richting de achterkant van de arm, weg van de voorste groef. In dit gebied ligt het apparaat comfortabel in de vetlaag direct onder de huid. De chirurgen vonden dat zelfs bij donoren met zeer weinig lichaamsvet, de belangrijkste bloedvaten en zenuwen diep genoeg lagen zodat ze niet door het apparaat geraakt zouden worden als het in deze doelzone geplaatst wordt. Ze maten ook de exacte grootte van de incisie die nodig is voor het inbrengen van het apparaat, en stelden vast dat een opening van ongeveer twee centimeter breed en een zakje van ongeveer vier millimeter diep voldoende waren. Deze metingen boden een duidelijke set instructies voor hoe een arts de plaatsing moet uitvoeren om de patiënt veilig te houden.

Om te testen hoe het lichaam in de loop van de tijd op het apparaat zou reageren, ging het team over naar een tweede fase met behulp van levende varkens. Ze kozen voor varkens omdat hun huid en genezingsprocessen voldoende vergelijkbaar zijn met die van mensen om een realistisch vooruitzicht te bieden op wat er in een klinische setting zou kunnen gebeien. De onderzoekers plaatsten vierentwintig niet-functionerende versies van het apparaat in de ruggen van vier varkens, waarbij ze zes apparaten in elk dier plaatsten. Deze mock-apparaten waren gemaakt van dezelfde materialen als het uiteindelijke product, inclusief titanium en siliconen, zodat de reactie van het lichaam accuraat zou zijn. De varkens werden gedurende enkele maanden gemonitord om te zien hoe de wonden genazen en of de apparaten verschoven.

De resultaten van de varkensstudie waren bemoedigend. De apparaten werden snel ingebracht, waarbij de gehele procedure gemiddeld tussen de zes en elf minuten duurde, en er was zeer weinig bloedverlies. Gedurende een periode van twee tot vier maanden genazen de incisies volledig en bleven de apparaten precies op de plaats waar ze waren geplaatst; geen van hen is gemigreerd of van positie veranderd. Wanneer de onderzoekers de apparaten aan het einde van de studie verwijderden, stelden zij vast dat het weefsel een dunne, gezonde capsule rond elk apparaat had gevormd, wat een normale en verwachte reactie is op een vreemd object in het lichaam. Er waren geen tekenen van ontsteking of hechting aan de materiaalsoorten van het apparaat, wat suggereert dat het lichaam de materialen goed verdraagt.

Deze bevindingen bevestigen dat het nieuwe draadloze anticonceptieapparaat veilig in de bovenarm geplaatst kan worden zonder het risico op letsel aan belangrijke zenuwen of bloedvaten, mits de plaatsing de specifieke metingen volgt die in de studie zijn geïdentificeerd. Het onderzoek toont ook aan dat de materialen die in het apparaat worden gebruikt geen schadelijke reacties veroorzaken in levend weefsel en dat het lichaam schoon geneest rond het implantaat. Hoewel dit werk nog niet bewijst dat het apparaat werkt als anticonceptie bij mensen, legt het de noodzakelijke veiligheidsbasis vast. Het team heeft nu de exacte locatie en techniek bepaald die vereist zijn voor de plaatsing, wat de weg vrijmaakt voor toekomstige studies die zullen testen of het apparaat effectief zwangerschap kan voorkomen terwijl het de unieke mogelijkheid biedt om de functie te pauzeren en te hervatten zonder chirurgische verwijdering.