«Пилюля», управляемая с телефона
Учёные из Массачусетского технологического института разработали проглатываемое устройство в капсуле для приема внутрь, которым можно управлять с помощью беспроводной технологии Bluetooth со смартфона. Устройство изготовлено с использованием технологии 3-D печати и предназначено для дозированной доставки лекарств на протяжение длительного времени, а также для выявления инфекций, аллергических реакций или других явлений. Устройство способно находиться в желудке пациента в течение месяца, передавая информацию и реагируя на команды со смартфона пользователя.
«Наша система способна обеспечить мониторинг и лечение по замкнутому циклу, а обратная связь с устройством позволит доставлять лекарства в заданное время и управлять их дозировкой», — говорит Джованни Траверсо, профессор из машиностроительного факультета Массачусетского технологического института.
Капсулу возможно использовать совместно с другими носимыми и имплантируемыми медицинскими устройствами, которые могут объединять информацию и передавать её на смартфон пациента или врача.
«Мы в восторге от возможностей трехмерной печати и от того, как проглатываемые устройства, изготовленные с её помощью и управляемые с мобильных приложений, могут помочь людям», — говорит Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха и член Института интеграции Коха при Массачусетском технологическом институте.
В течение последних нескольких лет Лангер, Траверсо и их коллеги работали над различными сенсорами для приема внутрь и капсулами для доставки лекарств, которые могли бы быть полезны при долгосрочной терапии.
В своем последнем исследовании ученые решили объединить предыдущие разработки. Устройство с двумя «рукавами» покрывается гладкой оболочкой, которая после проглатывания растворяется в желудке. «Рукава» расправляются принимая форму латинской буквы Y и закрепляются на внутренней поверхности. В кислотной желудочной среде оно способно работать в течение месяца, затем оно распадается на более мелкие части и естественным путём покидает пищеварительный тракт.
Один из «рукавов» содержит четыре отсека куда загружаются лекарства, упакованные в полимеры. По мере растворения полимеров происходит постепенное высвобождение лекарств в течение нескольких дней. На следующем этапе учёные планируют спроектировать отсеки таким образом, чтобы они открывались дистанционно с помощью беспроводной связи Bluetooth.
Помимо лекарственных препаратов устройство может нести на себе различные датчики, определяющие жизненно важные признаки (частота сердечных сокращений, частота дыхания, температура) и контролирующие желудочную среду. Собранная информация передаётся по беспроводной связи на ограниченном расстоянии.
«Ограниченный диапазон соединения вкупе с физической изоляцией устройства в организме обеспечивает защиту от нежелательных подключений, сохраняя конфиденциальность пациента», — уточняет Роберт Лангер.
Соединение всех сложных элементов в одно целое стало возможным благодаря 3D-печати. Новые технологии изготовления позволили учёным легко объединить различные компоненты и построить капсулу из чередующихся слоев жестких и гибких полимеров, что помогает ей противостоять кислой среде желудка.
«Трехмерная печать на нескольких материалах — это универсальная технология производства, позволяющая создавать уникальные многокомпонентные архитектуры и функциональные устройства, которые невозможно изготовить с помощью традиционных технологий, — говорит Джованни Траверсо — Мы можем потенциально создать индивидуальные проглатываемые электронные устройства, учитывающие особенности внутренней среды желудка пациента и в зависимости от конкретного медицинского применения, что может привести к персонализированной диагностике и лечению».
Исследователи предполагают, что этот тип датчика можно использовать для диагностики ранних признаков заболевания и последующего реагирования с помощью соответствующего лекарства. Например, его можно применять для мониторинга людей с высоким риском заражения, таких как пациенты, получающие химиотерапию или иммунодепрессанты. Если инфекция обнаружена, капсула может начать выпуск антибиотиков.
Учёные планируют, что к 2020 году устройство и его аналоги пройдут все необходимые клинические испытания и начнётся практическое применение.
Источник: Science Daily
