monitorizează

MADRID, 25 februarie (EUROPA PRESS) -

Inginerii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) au proiectat o pastilă înghițită, de tip jeleu, care, la atingerea stomacului, se umflă rapid ca o bilă moale, squishy de ping-pong „suficient de mare pentru a rămâne în stomac o perioadă lungă timpul ".

Această pastilă gonflabilă conține un senzor care monitorizează temperatura stomacului timp de 30 de zile. Dacă pilula trebuie expulzată din stomac, pacientul poate lua o soluție de calciu pentru a reduce pilula la dimensiunea inițială, astfel încât să poată ieși în siguranță din corp.

Noua pastilă este creată de două tipuri de hidrogeluri, amestecuri de gelatină de polimeri și apă. Această combinație permite pilulei să se umfle rapid în stomac în timp ce rămâne impermeabilă la acizii stomacului.

„Acest design este mai moale, mai biocompatibil și mai durabil decât alți senzori ingerabili care pot rezista doar în stomac timp de 5 zile sau sunt fabricate din materiale plastice mai puternice sau metale mai rigide decât tractul intestinal”, notează cercetătorii studiului.

„Scopul este de a avea o pastilă inteligentă de tip jeleu care, odată administrată, rămâne în stomac, monitorizând sănătatea pacientului timp de aproximativ o lună”, a explicat Xuanhe Zhao, profesor de inginerie mecanică la MIT.

Zhao și colaboratorul Giovanni Traverso, un om de știință care se va alătura facultății MIT în 2019, împreună cu autorii Xinyue Liu, Christoph Steiger și Shaoting Lin au publicat rezultatele în „Nature Communications”.

PILOTE, PING-PONG ȘI PEȘTI CU BALON

Proiectantul noii pilule gonflabile a fost inspirat de apărarea mecanismelor peștelui puffer. De obicei este un fel de mișcare lentă, dar se umflă rapid atunci când este amenințat. Face acest lucru absorbind o cantitate mare de apă.

Acest corp umflat este ceea ce Zhao a vrut să imite. Echipa a investigat diferite modalități de a proiecta o pilulă pe bază de hidrogel care să transporte senzorii către stomac și să rămână acolo pentru a monitoriza semnele vitale sau stările bolii pentru o perioadă lungă de timp.

Au făcut pilula suficient de mică pentru a trece prin esofag și stomac printr-o deschidere numită pilor. Pentru a preveni expulzarea sa din stomac, echipa a reușit să o facă să se umfle rapid ca o minge de ping-pong.

"De obicei, atunci când vine vorba de proiectarea acestor tipuri de geluri, se folosește difuzie, lăsând apa să difuzeze în hidrogel", a spus Liu. "Dar pentru a umfla ca o minge de ping pong este nevoie de ore sau chiar de zile. Este mai lung decât timpul de golire a stomacului.".

Designul seamănă cu o capsulă de gelatină realizată din materiale hidrogel. Materialul interior conține poliacrilat de sodiu, particule superabsorbante utilizate în produse comerciale, cum ar fi scutece, pentru capacitatea sa de a absorbi rapid lichidul și de a se umfla.

Cu toate acestea, cercetătorii și-au dat seama că, dacă pilula ar fi alcătuită doar din aceste particule, s-ar rupe imediat și ar lăsa stomacul sub formă de mici perle.

Membrana exterioară este creată de o multitudine de lanțuri cristaline și nanoscopice îndoite una peste cealaltă creând un model aproape impenetrabil. "Ar fi nevoie de o mulțime de domenii de cristal pentru a sparge această membrană", a spus Lin. "Acesta este ceea ce face ca acest hidrogel să fie puternic și moale în același timp.".

În laborator, cercetătorii au scufundat pilula în diverse soluții de apă și lichide asemănătoare sucului gastric și au constatat că pilula se umflă de 100 de ori dimensiunea inițială în doar 15 minute. Odată umflat, Zhao a subliniat că pilula seamănă cu netezimea tofu-ului sau a jeleului, dar este mai puternică.

Pentru a testa duritatea pilulei, cercetătorii au strâns-o de mai multe ori, cu forțe mai mari decât pilula ar experimenta contracțiile stomacale.

"Stomacul aplică miliarde de mișcări pe alimente. Și am constatat că atunci când faci o mică tăietură în membrană și apoi o întinzi și o strângi, tăietura nu devine mai mare. Designul nostru este foarte puternic", a explicat Lin.

Pastila se stinge în stomac

Cercetătorii au stabilit că o soluție de ion calciu, cu o concentrație mai mare decât cea găsită în lapte, poate micșora particulele deja umflate. Acest lucru permite pilulei să se dezumfle în stomac.

În cele din urmă, Steiger și Traverso au încorporat senzori de temperatură mici în pastile pe care le-au testat apoi la porci, care au un tract stomacal asemănător omului. Echipa a obținut temperatura din senzorii porcilor și a trasat măsurătorile în timp. Astfel, au descoperit că senzorul a fost capabil să urmărească cu precizie activitatea zilnică a animalelor timp de până la 30 de zile.

Cercetătorii prevăd că această pastilă poate fi utilizată în siguranță cu senzori pentru a monitoriza stomacul pentru nivelurile de pH și viruși. Camerele mici pot fi, de asemenea, implantate în pilulă pentru a obține imagini ale evoluției ulcerelor și tumorilor. Zhao a subliniat că pilula ar putea fi utilizată și ca o alternativă mai confortabilă la balonul gastric.

"Cu designul nostru, nu va trebui să treceți printr-un proces dureros pentru a implanta un balon rigid. Puteți lua una dintre aceste pastile pentru a vă umple stomacul și a pierde în greutate. Există multe posibilități pentru acest dispozitiv", a spus Zhao.

Această cercetare a fost susținută de Fundația Națională pentru Științe, Institutele Naționale de Sănătate și Fundația Bill și Melinda Gates.