Elektronisk pille kan videresende diagnostiske oplysninger eller frigive medicin som reaktion på smartphone -kommandoer

Forskere på MIT, Draper, og Brigham og Women's Hospital har designet en indtagelig kapsel, der kan styres ved hjælp af trådløs Bluetooth -teknologi. Kapslen, som kan tilpasses til at levere medicin, mærke miljøforhold, eller begge, kan opholde sig i maven i mindst en måned, overføre oplysninger og reagere på instruktioner fra en brugers smartphone.

Kapslerne, fremstillet ved hjælp af 3D-printteknologi, kunne indsættes til at levere medicin til behandling af forskellige sygdomme, især i tilfælde, hvor medicin skal tages over en længere periode. De kan også være designet til at fornemme infektioner, allergiske reaktioner, eller andre begivenheder, og derefter frigive et lægemiddel som reaktion.

"Vores system kan levere lukket kredsløb overvågning og behandling, hvorved et signal kan hjælpe med at guide levering af et lægemiddel eller justere dosis af et lægemiddel, "siger Giovanni Traverso, en gæsteforsker i MIT's Institut for Maskinteknik, hvor han tiltræder fakultetet i 2019.

Disse enheder kan også bruges til at kommunikere med andet bærbart og implanterbart medicinsk udstyr, som kunne samle oplysninger, der skal formidles til patientens eller lægens smartphone.

"Vi er begejstrede for denne demonstration af 3D-udskrivning og for, hvordan indtagelige teknologier kan hjælpe mennesker gennem nye enheder, der letter mobile sundhedsapplikationer, "siger Robert Langer, David H. Koch Institute Professor og medlem af MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research.

Langer og Traverso er seniorforfatterne af undersøgelsen, som fremgår af 13. december -udgaven af Avancerede materialeteknologier . Yong Lin Kong, en tidligere MIT postdoc, der nu er adjunkt ved University of Utah, er papirets hovedforfatter.

Trådløs kommunikation

I de sidste år har Langer, Traverso, og deres kolleger har arbejdet på en række indtagelige sensorer og kapsler til levering af lægemidler, som de mener ville være nyttige til langsigtet levering af lægemidler, der i øjeblikket skal injiceres. De kunne også hjælpe patienter med at opretholde de strenge doseringsregimer, der kræves for patienter med hiv eller malaria.

I deres seneste undersøgelse, forskerne satte sig for at kombinere mange af de funktioner, de tidligere havde udviklet. I 2016, forskerne designede en stjerneformet kapsel med seks arme, der foldes op, inden de blev indkapslet i en glat kapsel. Efter at have været slugt, kapslen opløses og armene udvides, tillader enheden at lægge sig i maven. Tilsvarende den nye enhed folder sig ud i en Y-form efter at have været slugt. Dette gør det muligt for enheden at forblive maven i cirka en måned, før det bryder i mindre stykker og passerer gennem fordøjelseskanalen.

En af disse arme indeholder fire små rum, der kan læsses med forskellige lægemidler. Disse lægemidler kan pakkes i polymerer, der gør det muligt at frigive dem gradvist over flere dage. Forskerne forventer også, at de kunne designe rumene til fjernåbning via trådløs Bluetooth -kommunikation.

Enheden kan også bære sensorer, der overvåger mave -miljøet og videresender oplysninger via et trådløst signal. I tidligere arbejde, forskerne designede sensorer, der kan registrere vitale tegn som puls og vejrtrækning. I denne avis, de demonstrerede, at kapslen kunne bruges til at overvåge temperaturen og videresende disse oplysninger direkte til en smartphone inden for armlængdes afstand.

"Det begrænsede forbindelsesområde er en ønskelig sikkerhedsforbedring, "Kong siger." Selvisolering af trådløs signalstyrke inden for brugerens fysiske rum kan beskytte enheden mod uønskede forbindelser, giver en fysisk isolation for yderligere sikkerhed og beskyttelse af fortrolige oplysninger. "

For at muliggøre fremstilling af alle disse komplekse elementer, forskerne besluttede at 3D-udskrive kapslerne. Denne fremgangsmåde gav dem mulighed for let at inkorporere alle de forskellige komponenter, der bæres af kapslerne, og for at bygge kapslen af ​​skiftevis lag af stive og fleksible polymerer, som hjælper den med at modstå det sure miljø i maven.

"3D-udskrivning af multimaterialer er en meget alsidig fremstillingsteknologi, der kan skabe unikke multikomponentarkitekturer og funktionelle enheder, som ikke kan fremstilles med konventionelle fremstillingsteknikker, "Kong siger." Vi kan potentielt oprette tilpasset indtagelig elektronik, hvor gastrisk opholdsperiode kan skræddersys baseret på en specifik medicinsk anvendelse, hvilket kunne føre til en personlig diagnose og behandling, der er bredt tilgængelig. "

Tidligt svar

Forskerne forestiller sig, at denne type sensor kunne bruges til at diagnosticere tidlige tegn på sygdom og derefter reagere med den passende medicin. For eksempel, det kan bruges til at overvåge visse personer med høj risiko for infektion, såsom patienter, der får kemoterapi eller immunsuppressive lægemidler. Hvis der opdages infektion, kapslen kunne begynde at frigive antibiotika. Eller, enheden kan være designet til at frigive antihistaminer, når den registrerer en allergisk reaktion.

"Vi er virkelig begejstrede for potentialet for gastrisk bosat elektronik til at fungere som platforme for mobil sundhed til at hjælpe patienter eksternt, "Siger Traverso.

Den nuværende version af enheden drives af et lille sølvoxidbatteri. Imidlertid, forskerne undersøger muligheden for at udskifte batteriet med alternative strømkilder, såsom en ekstern antenne eller mavesyre.

Forskerne arbejder også på at udvikle andre slags sensorer, der kan inkorporeres i kapslerne. I denne avis, de testede temperatursensoren hos grise, og de vurderer, at inden for cirka to år, de kan muligvis begynde at teste indtagelige sensorer hos mennesker. De har lanceret et firma, der arbejder på at udvikle teknologien til menneskeligt brug.