Controlling the fold: proprioceptive feedback in a soft origami robot.

We demonstrate proprioceptive feedback control of a one degree of freedom soft, pneumatically actuated origami robot and an assembly of two robots into a two degree of freedom system. The base unit of the robot is a 41 mm long, 3-D printed Kresling-inspired structure with six sets of sidewall folds and one degree of freedom. Pneumatic actuation, provided by negative fluidic pressure, causes the robot to contract. Capacitive sensors patterned onto the robot provide position estimation and serve as input to a feedback controller. Using a finite element approach, the electrode shapes are optimized for sensitivity at larger (more obtuse) fold angles to improve control across the actuation range. We demonstrate stable position control through discrete-time proportional-integral-derivative (PID) control on a single unit Kresling robot via a series of static set points to 17 mm, dynamic set point stepping, and sinusoidal signal following, with error under 3 mm up to 10 mm contraction. We also demonstrate a two-unit Kresling robot with two degree of freedom extension and rotation control, which has error of 1.7 mm and 6.1°. This work contributes optimized capacitive electrode design and the demonstration of closed-loop feedback position control without visual tracking as an input. This approach to capacitance sensing and modeling constitutes a major step towards proprioceptive state estimation and feedback control in soft origami robotics.

Dual effects of daily FTY720 on human astrocytes in vitro: relevance for neuroinflammation.

BACKGROUND: FTY720 (fingolimod, Gilenya) is a daily oral therapy for multiple sclerosis that readily accesses the central nervous system (CNS). FTY720 is a structural analog to the sphingolipid sphingosine-1-phosphate (S1P) and is a cognate ligand for the S1P G-protein coupled receptors (S1PR). Studies in experimental autoimmune encephalomyelitis using mice with conditionally deleted S1P1R from astrocytes indicate that one beneficial effect of FTY720 in this model is via downregulating external receptors, which inhibits responses induced by the natural ligand. Another proposed effect of FTY720 on neuroinflammation is its ability to maintain persistent signaling in cells via internalized S1P1R resulting in functional responses that include suppressing intracellular calcium release. We used human fetal astrocytes to investigate potential dual inhibitory- and function-inducing effects of daily FTY720 on responses relevant to neuroinflammation. For the inhibitory effects, we used signaling and proliferation induced by the natural ligand S1P. For the function-inducing responses, we measured inhibition of intracellular calcium release stimulated by the proinflammatory cytokine, interleukin (IL)-1ß. METHODS: Astrocytes derived from human fetal CNS specimens and maintained in dissociated cultures were exposed to 100 nM of the biologically active form of FTY720 over a dosing regimen that ranged from a single exposure (with or without washout after 1 h) to daily exposures up to 5 days. Responses measured include: phosphorylation of extracellular-signal-regulated kinases (pERK1/2) by Western blotting, Ki-67 immunolabeling for cell proliferation, IL-1ß-induced calcium release by ratiometric fluorescence, and cytokine/chemokine (IL-6, CXCL10) secretions by ELISA. RESULTS: We observed that a single addition of FTY720 inhibited subsequent S1PR ligand-induced pERK1/2 signaling for >24 h. Daily FTY720 treatments (3-5 days) maintained this effect together with a loss of proliferative responses to the natural ligand S1P. Repeated FTY720 dosing concurrently maintained a functional cell response as measured by the inhibition of intracellular calcium release when stimulated by the cytokine IL-1ß. Recurrent FTY720 treatments did not inhibit serum- or IL-1ß-induced pERK1/2. The secretions of IL-6 and CXCL10 in response to IL-1ß were unaffected by FTY720 treatment(s). CONCLUSION: Our results indicate that daily FTY720 exposures may regulate specific neuroinflammatory responses by desensitizing astrocytes to external S1PR stimuli while sustaining cellular influences that are independent of new surface S1PR activation.

Effects of Medium Cut-Off Versus High-Flux Hemodialysis Membranes on Biomarkers: A Systematic Review and Meta-Analysis.

BACKGROUND: Medium cut-off (MCO) membranes enhance large middle-molecule clearance while selectively retaining molecules >45 000 Da. OBJECTIVES: We undertook a systematic review and meta-analysis comparing the effects of MCO versus high-flux membranes on biomarkers. METHODS: We searched MEDLINE, Embase, CINAHL, Cochrane Library, and Web of Science from January 2015 to July 2020, and gray literature sources from 2017. We included randomized (RS) and nonrandomized studies (NRS) comparing MCO and high-flux membranes in adults (>18 years) receiving maintenance hemodialysis. We performed study selection, data extraction, and quality appraisals in duplicate and used the Grading of Recommendations Assessment, Development, and Evaluation framework. Outcomes included solute removal (plasma clearance or dialysate quantitation), reduction ratios, and predialysis serum concentrations for a range of prespecified large middle molecules. RESULTS: We identified 26 eligible studies (10 RS and 16 NRS; N = 1883 patients; patient-years = 1366.3). The mean difference (MD) for albumin removal was 2.31 g per session (95% confidence interval [CI], 2.79 to 1.83; high certainty), with a reduction in predialysis albumin of -0.12 g/dl (95% CI, -0.16 to -0.07; I 2 = 0%; high certainty) in the first 24 weeks, returning to normal (MD = -0.02 g/dl, 95% CI, -0.07 to -0.03; I 2 = 56%; high certainty) after 24 weeks. We also found with high certainty that MCO dialysis resulted in a large increase (standardized mean difference [SMD]> 2.0 for all) in ß2-microglobulin, κ- and λ-free light chains, and myoglobin removal, resulting in moderate (SMD > 0.5) to large (SMD > 0.8) reductions in predialysis concentrations for all of these solutes. Medium cut-off dialysis increased the reduction ratio for tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) by 7.7% (95% CI, 4.7 to 10.6; moderate certainty), and reduced predialysis TNF-α by SMD -0.48 (95% CI, -0.91 to -0.04; moderate certainty). We found with moderate certainty that MCO dialysis had little to no effect on predialysis interleukin-6 (IL-6) plasma concentrations. Medium cut-off dialysis reduced mRNA expression of TNF-α and IL-6 in peripheral leukocytes by MD -15% (95% CI, -19.6 to -10.4; moderate certainty) and -8.8% (95% CI, -10.2 to -7.4; moderate certainty), respectively. CONCLUSION: Medium cut-off dialysis increases the clearance of a wide range of large middle molecules and likely reduces inflammatory mediators with a concomitant transient reduction in serum albumin concentration. The net effect of MCO dialysis on large middle molecules could translate into important clinical effects.

CONTEXTE: Les membranes MCO (Medium cut-off) améliorent la clairance des moyennes molécules de masse moléculaire élevée tout en retenant sélectivement les molécules de plus de 45 000 Da. OBJECTIFS: Nous avons entrepris une revue systématique et une méta-analyse comparant les effets des membranes MCO et des membranes à perméabilité élevée sur certains biomarqueurs. MÉTHODOLOGIE: Nous avons effectué des recherches dans MEDLINE, EMBASE, CINAHL, Cochrane Library et Web of Science entre janvier 2015 et juillet 2020, et dans des sources de littérature grise de 2017. Nous avons inclus les études randomisées (ÉR) et non randomisées (ÉNR) comparant les membranes MCO et les membranes à perméabilité élevée chez les adultes recevant une hémodialyse d'entretien. Nous avons procédé à la sélection des études, à l'extraction des données et à l'évaluation de la qualité en duplicata, puis nous avons utilisé la méthodologie GRADE (Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation). Les résultats comprenaient l'élimination du soluté (clairance plasmatique ou quantification du dialysat), les rapports de réduction et les concentrations sériques prédialyse pour une gamme de moyennes molécules à masse moléculaire élevée prédéterminées. RÉSULTATS: Nous avons répertorié 26 études admissibles (10 ÉR, 16 ÉNR; n = 1 883 patients; 1 366,3 années-patients). La différence moyenne (DM) pour l'élimination de l'albumine était de 2,31 g par séance (IC 95 % : 2,79 à 1,83; haute certitude), avec une réduction de l'albumine prédialyse de -0,12 g/dl (IC 95 % : -0,16 à -0,07; I 2 = 0 %; haute certitude) au cours des 24 premières semaines, et un retour à la normale (DM = -0,02 g/dl; IC 95 % : -0,07 à -0,03; I 2 = 56 %; haute certitude) après 24 semaines. Nous avons constaté, avec une grande certitude, que la dialyse MCO entraînait une élimination importante de ß2-microglobuline, chaînes légères κ- et λ- et de myoglobine (différence moyenne standardisée [DMS] > 2,0 pour toutes), ce qui s'est traduit par des réductions modérées (DMS > 0,5) à importantes (DMS > 0,8) des concentrations prédialyse pour tous ces solutés. La dialyse MCO a haussé le taux de réduction du TNF-α de 7,7 % (IC 95 % : 4,7 à 10,6; certitude modérée) et réduit le TNF-α prédialyse (DMS = -0,48; IC 95 % : -0,91 à -0,04; certitude modérée). Nous avons constaté, avec une certitude modérée, que la dialyse MCO n'a que peu ou pas d'effet sur les concentrations plasmatiques d'IL-6 prédialyse. La dialyse MCO a réduit l'expression de l'ARNm du TNF-α et d'IL-6 dans les leucocytes périphériques avec une DM de -15 % (IC 95 % : -19,6 à -10,4; certitude modérée) et de -8,8 % (IC 95 % : -10,2 à -7,4; certitude modérée) respectivement. CONCLUSION: La dialyse MCO augmente la clairance d'une vaste gamme de moyennes molécules de haute masse moléculaire et semble réduire les médiateurs inflammatoires avec une réduction transitoire concomitante de la concentration en albumine sérique. L'effet net de la dialyse MCO sur les moyennes molécules de haute masse moléculaire pourrait se traduire par des effets cliniques importants.

Clinical Outcomes With Medium Cut-Off Versus High-Flux Hemodialysis Membranes: A Systematic Review and Meta-Analysis.

BACKGROUND: A novel medium cut-off (MCO) dialyzer (Theranova, Baxter Healthcare, Deerfield, IL, USA) enhances large middle molecule clearance while retaining selectivity for molecules >45 000 Da. OBJECTIVE: We undertook a systematic review and meta-analysis evaluating clinical outcomes with MCO vs high-flux membranes. METHODS: We searched MEDLINE, EMBASE, CINAHL, Cochrane Library, and Web of Science through July 2020, and gray literature sources from 2017. We included randomized (RS) and nonrandomized studies (NRS) comparing MCO and high-flux membranes in adults receiving maintenance hemodialysis. Pairs of reviewers performed study selection, data extraction, and risk of bias assessment in duplicate. We conducted random-effects pairwise meta-analyses to pool results across studies and used the Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation approach to assess evidence certainty. RESULTS: We identified 22 eligible studies (6 RS, 16 NRS; N = 1811 patients; patient-years = 1546). The MCO dialyzer improved (estimate; 95% confidence interval [CI]; certainty rating) quality of life (mean difference [MD] = 16.7/100 points; 6.9 to 26.4; moderate), Kidney Disease Quality of Life Instrument (KDQOL) subscales-burden (MD = 4.0; 1.1 to 6.9; moderate) and effects (MD = 5.4; 3.2 to 7.6; moderate), pruritus (MD = -4.4; -7.1 to -1.7; moderate), recovery time (MD = -420 minutes; -541 to -299; high), and restless legs syndrome (odds ratio = 0.39; 0.29 to 0.53; moderate). There was little to no difference in all-cause mortality (risk difference = -0.4%; -2.8 to 2.1; moderate) and serious adverse events (rate ratio = 0.63; 0.38 to 1.04; low). MCO dialysis reduced hospitalization (rate ratio = 0.48; 0.27 to 0.84; low), infection (rate ratio = 0.38; 0.17 to 0.85; moderate), hospitalization days (MD = -1.5 days; 95% CI, -2.22 to -0.78; moderate), erythropoiesis resistance index (MD = -2.92 U/kg/week/g/L; 95% CI, -4.25 to -1.6; moderate) and cumulative iron use over 12 weeks (MD = -293 mg; 95% CI, -368 to -218; moderate). We found with low certainty that MCO dialysis had little to no effect on KDQOL symptoms/problem list, pain, and physical health and moderate certainty that MCO dialysis likely has no effect on the KDQOL mental health composite. CONCLUSIONS: We found with predominantly moderate certainty that the MCO dialyzer improves several patient-important outcomes with no apparent risks or harms. More definitive studies are needed to better quantify the effects of MCO membranes on mortality, hospitalization, and other rare events.

CONTEXTE: Un nouveau dialyseur MCO (Medium cut-off) (Theranova, Baxter Healthcare, Deerfield, IL, É.-U.) améliore la clairance des molécules importantes de taille moyenne tout en maintenant la sélectivité des molécules de plus de 45 000 Da. OBJECTIFS: Nous avons entrepris une revue systématique et une méta-analyse évaluant les résultats cliniques des membranes MCO par rapport aux membranes à perméabilité élevée. MÉTHODOLOGIE: Nous avons effectué des recherches dans MEDLINE, embase, CINAHL, Cochrane Library et Web of Science jusqu'en juillet 2020, et dans des sources de littérature grise de 2017. Nous avons inclus les études randomisées (ÉR) et non randomisées (ÉNR) comparant les membranes MCO et les membranes à perméabilité élevée chez les adultes recevant une hémodialyse d'entretien. Des paires de réviseurs ont procédé à la sélection des études, à l'extraction des données et à l'évaluation du risque de biais en duplicata. Nous avons effectué des méta-analyses à effets aléatoires par paires pour regrouper les résultats des différentes études, puis nous avons employé la méthodologie GRADE (Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation) pour évaluer la certitude des preuves. RÉSULTATS: Nous avons répertorié 22 études admissibles (6 ÉR, 16 ÉNR ; n=1811 patients; 1 546 années-patients). Le dialyseur MCO a amélioré (estimation; IC à 95 %; évaluation de la certitude) la qualité de vie (différence moyenne [DM] = 16,7/100 points; 6,9 à 26,4; modérée), les sous-échelles KDQOL ­ le fardeau de la maladie (DM = 4,0; 1,1 à 6,9; modérée), les effets (DM = 5,4; 3,2 à 7,6; modérée), le prurit (DM = -4,4; -7,1 à -1,7; modérée), le temps de récupération (DM = -420 minutes; -541 à -299; élevée) et le syndrome des jambes sans repos (rapport de cotes = 0,39; 0,29 à 0,53; modéré). On a noté peu ou pas de différence pour la mortalité toutes causes confondues (risque différentiel = -0,4 %; -2,8 à 2,1; modérée) et les événements indésirables graves (rapport des taux = 0,63; 0,38 à 1,04; faible). La dialyse par MCO a réduit les hospitalisations (rapport des taux = 0,48; 0,27 à 0,84; faible), les infections (rapport des taux = 0,38; 0,17 à 0,85; modérée), la durée des hospitalisations (DM = -1,5 jour; -2,22 à -0,78; modérée), l'indice de résistance à l'érythropoïèse (DM = -2,92 U/kg/semaine/g/L; -4,25 à -1,6; modérée) et l'utilisation cumulative de fer sur 12 semaines (DM = -293 mg; -368 à -218; modérée). Nous avons constaté, avec peu de certitude, que la dialyse MCO n'avait que peu ou pas d'effet sur les symptômes/problèmes liés à la KDQOL, de même que sur la douleur et la santé physique. Et nous avons constaté, avec une certitude modérée, que la dialyse MCO n'avait probablement aucun effet sur le composite de santé mentale de la KDQOL. CONCLUSION: Nous avons constaté avec une certitude principalement modérée que le dialyseur MCO améliorait plusieurs résultats importants pour le patient sans risques ou préjudices apparents. Des études plus définitives sont nécessaires afin de mieux quantifier les effets des membranes MCO sur le taux de mortalité, les hospitalisations et les autres événements rares.