Investigadores del MIT, Pañero, y Brigham and Women's Hospital han diseñado una cápsula ingerible que se puede controlar mediante tecnología inalámbrica Bluetooth. La capsula que se puede personalizar para entregar medicamentos, sentir las condiciones ambientales, o ambos, puede residir en el estómago durante al menos un mes, transmitir información y responder a las instrucciones del teléfono inteligente de un usuario.

Las cápsulas, fabricado con tecnología de impresión 3-D, podría implementarse 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 libera un fármaco en respuesta.

"Nuestro sistema podría proporcionar seguimiento y tratamiento de circuito cerrado, mediante el cual una señal puede ayudar a guiar la administración de un fármaco o ajustar la dosis de un fármaco, "dice Giovanni Traverso, un científico visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, donde se incorporará a la facultad en 2019.

Estos dispositivos también podrían usarse para comunicarse con otros dispositivos médicos implantables y portátiles, que podría agrupar información que se comunicará al teléfono inteligente del paciente o del médico.

"Estamos entusiasmados con esta demostración de impresión 3D y de cómo las tecnologías ingeribles pueden ayudar a las personas a través de dispositivos novedosos que facilitan las aplicaciones de salud móviles". "dice Robert Langer, el profesor del Instituto David H. Koch y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT.

Langer y Traverso son los autores principales del estudio, que aparece en la edición del 13 de diciembre de Tecnologías de materiales avanzadas . Yong Lin Kong, un ex postdoctorado 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 administración de fármacos, que creen que sería útil para la administración a largo plazo de medicamentos que actualmente deben inyectarse. También podrían ayudar a los pacientes a mantener los estrictos regímenes de dosificación necesarios para los pacientes con VIH o malaria.

En su último estudio, los investigadores se propusieron combinar muchas de las características que habían desarrollado anteriormente. En 2016, los investigadores diseñaron una cápsula en forma de estrella con seis brazos que se pliegan antes de ser encerrados 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. 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 rompa en pedazos más pequeños y pase 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 permiten que se liberen gradualmente durante varios días. Los investigadores también anticipan que podrían diseñar los compartimentos para que se abran de forma remota a través de la comunicación inalámbrica Bluetooth.

El dispositivo también puede llevar sensores que monitorean 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 papel, demostraron que la cápsula podría usarse para monitorear la temperatura y transmitir esa información directamente a un teléfono inteligente al alcance de la mano.

"El rango de conexión limitado es una mejora de seguridad deseable, "Kong dice." 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 mayor seguridad y protección de la privacidad ".

Para permitir la fabricación de todos estos elementos complejos, los investigadores decidieron imprimir las cápsulas en 3D. Este enfoque les permitió incorporar fácilmente todos los diversos componentes que llevan las cápsulas, y para construir la cápsula a partir de capas alternas de polímeros rígidos y flexibles, lo que le ayuda a soportar el ambiente ácido del estómago.

"La impresión 3D de materiales múltiples es una tecnología de fabricación muy versátil que puede crear arquitecturas multicomponente y dispositivos funcionales únicos, que no se pueden fabricar con técnicas de fabricación convencionales, Kong dice. "Potencialmente podemos crear productos electrónicos ingeribles personalizados en los que el período de residencia gástrica se puede adaptar en función de una aplicación médica específica, lo que podría conducir a un diagnóstico y tratamiento personalizado y ampliamente accesible ".

Respuesta temprana

Los investigadores prevén que este tipo de sensor podría usarse para diagnosticar los primeros signos 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 recibiendo quimioterapia o medicamentos inmunosupresores. Si se detecta una infección, la cápsula podría comenzar a liberar antibióticos. O, el dispositivo podría diseñarse para liberar antihistamínicos cuando detecta una reacción alérgica.

"Estamos muy entusiasmados con el potencial de los dispositivos electrónicos residentes en el estómago 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 papel, probaron el sensor de temperatura en cerdos, y estiman que en unos dos años, es posible que puedan comenzar a probar sensores ingeribles en pacientes humanos. Han puesto en marcha una empresa que está trabajando en el desarrollo de la tecnología para uso humano.