研究人员设计了一种可消化的传感器,可以放在胃里。
研究人员设计了一种可消化的传感器,可以在胃里停留几周,并与外部设备进行无线通信。
资料来源:研究人员提供

可食用胶囊可无线控制

麻省理工学院(MIT)、德雷柏(Draper)和布里格姆妇女医院(Brigham and Women 's Hospital)的研究人员设计了一种可食用的胶囊,可以使用蓝牙无线技术进行控制。这种胶囊可以定制,用来运送药物,感知环境条件,或者两者兼有。胶囊可以在胃里至少驻留一个月,传递信息,并对用户智能手机的指令做出反应。

这种胶囊使用3D打印技术制造,可用于输送治疗各种疾病的药物,特别是新利18官方在必须长时间服药的情况下。它们也可以被设计用来感知感染、过敏反应或其他事件,然后释放药物作为回应。麻省理工学院机械工程系的访问科学家乔瓦尼·特拉韦索(Giovanni Traverso)表示:“我们的系统可以提供闭环监测和治疗,通过信号可以帮助指导药物的传递或调整药物的剂量。”他将于2019年加入该学院。

这些设备还可以用来与其他可穿戴和可植入的医疗设备进行通信,这些设备可以将信息集中到患者或医生的智能手机上。大卫·h·科赫研究所的罗伯特·兰格教授说:“我们对3D打印的演示以及可消化技术如何通过促新利18官方进移动健康应用的新型设备帮助人们感到兴奋。”

无线通信

在过去的几年里,兰格、特拉弗索和他们的同事一直在研究各种可摄入的传感器和药物输送胶囊,他们认为这些将有助于目前只能注射的药物的长期输送。它们还可以帮助患者维持艾滋病或疟疾患者所需要的严格的剂量方案。

在他们的最新研究中,研究人员开始结合他们之前形成的许多特征。2016年,研究人员设计了一种星形胶囊,它有六个臂,可以折叠,然后被包裹在一个光滑的胶囊中。被吞下后,胶囊会溶解,手臂会扩张,这样装置就可以留在胃里了。同样,新装置在被吞咽后呈y形展开。这使得该设备能够在胃中停留大约一个月,然后它会分解成更小的碎片并通过消化道。

其中一个手臂包括四个小隔间,可以装载各种药物。这些药物可以封装在聚合物中,使其在几天内逐渐释放。研究人员还预计,他们可以通过无线蓝牙通信设计出可以远程打开的隔间。

该设备还可以携带监测胃环境的传感器,并通过无线信号传递信息。在之前的工作中,研究人员设计了可以检测心率和呼吸频率等生命体征的传感器。在这篇论文中,他们证明了胶囊可以用来监测温度,并将信息直接传递到一臂范围内的智能手机上。“有限的连接范围是一种理想的安全增强,”该论文的第一作者孔永林(Yong Lin Kong)表示。孔永林曾是麻省理工学院(MIT)的博士后,现在是犹他大学(University of Utah)的助理教授。“在用户的物理空间内,无线信号强度的自我隔离可以保护设备免受不必要的连接,提供额外的安全和隐私保护的物理隔离。”

为了制造所有这些复杂的元素,研究人员决定3D打印胶囊。这种方法使他们能够很容易地将胶囊携带的所有不同成分结合起来,并通过刚性和柔性聚合物的交替层构建胶囊,这有助于它抵御胃的酸性环境。“多材料3D打印是一种高度通用的新利18官方制造技术,可以创造独特的多组件架构和功能设备,而这是传统制造技术无法制造的,”Kong说。“我们可能会创造定制的可消化电子产品,根据特定的医疗应用定制胃的停留时间,这可能会导致广泛使用的个性化诊断和治疗。”

早期的反应

研究人员设想这种类型的传感器可以用来诊断疾病的早期迹象,然后用适当的药物做出反应。例如,它可以用来监测某些高危感染人群,如正在接受化疗或免疫抑制药物的患者。如果检测到感染,胶囊就会开始释放抗生素。或者,当检测到过敏反应时,该设备可以释放抗组胺药。Traverso说:“我们真的很兴奋,胃住院电子设备可以作为移动医疗平台,帮助远程患者。”

目前的版本是由一个小型的氧化银电池供电。然而,研究人员正在探索用外部天线或胃酸等替代电源替代电池的可能性。研究人员还在努力开发其他类型的传感器,可以纳入胶囊。在这篇论文中,他们在猪身上测试了温度传感器,他们估计在大约两年内,他们可能会开始在人类病人身上测试可摄入的传感器。他们成立了一家公司,致力于开发人类使用的技术。

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