Los investigadores del MIT, Draper y el Hospital Brigham and Women's han diseñado una cápsula ingerible que se puede controlar mediante la tecnología inalámbrica Bluetooth. La cápsula, que se puede personalizar para administrar medicamentos, detectar condiciones ambientales o ambas, puede residir en el estómagodurante al menos un mes, transmitiendo información y respondiendo a las instrucciones del teléfono inteligente de un usuario.
Las cápsulas, fabricadas con tecnología de impresión 3D, podrían desplegarse para administrar medicamentos para tratar una variedad de enfermedades, particularmente en los casos en que los medicamentos deben tomarse durante un largo período de tiempo. También podrían diseñarse para detectar infecciones, reacciones alérgicas u otros eventos, y luego liberan un medicamento en respuesta.
"Nuestro sistema podría proporcionar monitoreo y tratamiento de circuito cerrado, por lo que una señal puede ayudar a guiar la entrega de un medicamento o ajustar la dosis de un medicamento", dice Giovanni Traverso, científico visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, dondese unirá a la facultad en 2019.
Estos dispositivos también podrían usarse para comunicarse con otros dispositivos médicos portátiles e implantables, que podrían agrupar información para comunicarla al teléfono inteligente del paciente o médico.
"Estamos entusiasmados con esta demostración de impresión en 3D y de cómo las tecnologías ingeribles pueden ayudar a las personas a través de dispositivos novedosos que facilitan las aplicaciones móviles de salud", dice Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch y miembro del Instituto Koch del MITpara la investigación integral del cáncer.
Langer y Traverso son los autores principales del estudio, que aparece en la edición del 13 de diciembre de Tecnologías avanzadas de materiales . Yong Lin Kong, un ex postdoc del MIT que ahora es profesor asistente en la Universidad de Utah, es el autor principal del artículo.
comunicación inalámbrica
Durante los últimos años, Langer, Traverso y sus colegas han estado trabajando en una variedad de sensores ingeribles y cápsulas de suministro de medicamentos, que creen que serían útiles para el suministro a largo plazo de medicamentos que actualmente deben inyectarse.también podría ayudar a los pacientes a mantener los estrictos regímenes de dosificación requeridos para pacientes con VIH o malaria.
En su último estudio, los investigadores se propusieron combinar muchas de las características que habían desarrollado previamente. En 2016, los investigadores diseñaron una cápsula en forma de estrella con seis brazos que se pliegan antes de encerrarse en una cápsula lisa. Después de ser tragado, la cápsula se disuelve y los brazos se expanden, permitiendo que el dispositivo se aloje en el estómago. De manera similar, el nuevo dispositivo se despliega en forma de Y después de ser ingerido. Esto permite que el dispositivo permanezca en el estómago durante aproximadamente un mes, antes de que se rompapiezas más pequeñas y pasa a través del tracto digestivo.
Uno de estos brazos incluye cuatro compartimentos pequeños que se pueden cargar con una variedad de medicamentos. Estos medicamentos se pueden empaquetar dentro de polímeros que les permiten ser liberados gradualmente durante varios días. Los investigadores también anticipan que podrían diseñar los compartimentos para serabierto de forma remota a través de la comunicación inalámbrica Bluetooth.
El dispositivo también puede transportar sensores que controlan el entorno gástrico y transmiten información a través de una señal inalámbrica. En trabajos anteriores, los investigadores diseñaron sensores que pueden detectar signos vitales como la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria. En este documento, demostraron quela cápsula podría usarse para controlar la temperatura y transmitir esa información directamente a un teléfono inteligente dentro del alcance del brazo.
"El rango de conexión limitado es una mejora de seguridad deseable", dice Kong. "El autoaislamiento de la intensidad de la señal inalámbrica dentro del espacio físico del usuario podría proteger el dispositivo de conexiones no deseadas, proporcionando un aislamiento físico para seguridad adicional y protección de la privacidad."
Para permitir la fabricación de todos estos elementos complejos, los investigadores decidieron imprimir en 3D las cápsulas. Este enfoque les permitió incorporar fácilmente todos los diversos componentes transportados por las cápsulas y construir la cápsula a partir de capas alternas depolímeros rígidos y flexibles, que lo ayudan a resistir el ambiente ácido del estómago.
"La impresión tridimensional multimateriales es una tecnología de fabricación altamente versátil que puede crear arquitecturas multicomponentes únicas y dispositivos funcionales, que no pueden fabricarse con técnicas de fabricación convencionales", dice Kong. "Potencialmente podemos crear productos electrónicos ingeribles personalizados donde el período de residencia gástricase puede adaptar en función de una aplicación médica específica, lo que podría conducir a un diagnóstico y tratamiento personalizado que sea ampliamente accesible ".
respuesta temprana
Los investigadores prevén que este tipo de sensor podría usarse para diagnosticar signos tempranos de enfermedad y luego responder con la medicación adecuada. Por ejemplo, podría usarse para monitorear a ciertas personas con alto riesgo de infección, como pacientes que están recibiendoquimioterapia o medicamentos inmunosupresores. Si se detecta una infección, la cápsula podría comenzar a liberar antibióticos o el dispositivo podría estar diseñado para liberar antihistamínicos cuando detecte una reacción alérgica.
"Estamos realmente entusiasmados con el potencial de la electrónica residente gástrica para servir como plataformas de salud móvil para ayudar a los pacientes de forma remota", dice Traverso.
La versión actual del dispositivo funciona con una pequeña batería de óxido de plata. Sin embargo, los investigadores están explorando la posibilidad de reemplazar la batería con fuentes de energía alternativas, como una antena externa o ácido estomacal.
Los investigadores también están trabajando en el desarrollo de otros tipos de sensores que podrían incorporarse a las cápsulas. En este documento, probaron el sensor de temperatura en cerdos, y estiman que dentro de unos dos años, podrán comenzar a probar los productos ingeriblessensores en pacientes humanos. Han lanzado una compañía que está trabajando en el desarrollo de la tecnología para uso humano.
La investigación fue financiada por la Fundación Bill y Melinda Gates y los Institutos Nacionales de Salud a través de Draper.
Otros autores del artículo incluyen Xingyu Zou, Caitlin McCandler, Ameya Kirtane, Shen Ning, Jianlin Zhou, Abubakar Abid, Mousa Jafari, Jaimie Rogner, Daniel Minahan, Joy Collins, Shane McDonnell, Cody Cleveland, Taylor Bensel, Siid Tamang,Graham Arrick, Alla Gimbel, Tiffany Hua, Udayan Ghosh, Vance Soares, Nancy Wang, Aniket Wahane, Alison Hayward, Shiyi Zhang y Brian Smith.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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