Innovadora cápsula ingerible controlada por bluetooth
El avance en medicina con el uso de tecnología 3-D genera, a través de nuevos materiales las posibilidad de crear cápsulas digeribles multiple propósito.
Los investigadores del MIT, Draper, y Brigham and Women´s Hospital 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 intraórganos o ambas cosas, puede residir en el estómago durante al menos un mes, transmitiendo información y respondiendo a las instrucciones desde un teléfono inteligente del usuario o su médico .
Las cápsulas, fabricadas con tecnología de impresión 3-D, podrían implementarse para administrar medicamentos, 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 liberar un medicamento en respuesta.
“Nuestro sistema podría proporcionar monitoreo y tratamiento de circuito cerrado, mediante el cual una señal puede ayudar a guiar la administración de un medicamento o ajustar la dosis de un medicamento”, dice Giovanni Traverso, científico visitante del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, donde estará Ingresando a la facultad en 2019.
Estos dispositivos también podrían usarse para comunicarse con otros dispositivos médicos portátiles e implantables, que podrían agrupar la información que se enviará al teléfono inteligente del paciente o del médico.
“Estamos entusiasmados con esta demostración de impresión 3D y sobre 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 MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research
Langer y Traverso son los autores principales del estudio, que aparece en la edición del 13 de diciembre de Advanced Materials Technologies. Yong Lin Kong, ex postdoctor 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 medicamentos, que creen que serían útiles 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 requeridos para los 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 ser encerrados en una cápsula lisa. Después de ser tragada, la cápsula se disuelve y los brazos se expanden, permitiendo que el dispositivo se aloje en el estómago. Del mismo modo, el nuevo dispositivo se despliega en forma de Y después de ser tragado. Esto permite que el dispositivo permanezca en el estómago durante aproximadamente un mes, antes de que se rompa en pedazos más pequeños y pase por el 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 compartimientos que se abrirán de forma remota a través de la comunicación inalámbrica Bluetooth.
El dispositivo también puede llevar sensores que monitorean el entorno gástrico y retransmiten 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 que la cápsula podría usarse para monitorear la temperatura y transmitir esa información directamente a un teléfono inteligente.
“El rango de conexión limitado es una mejora de seguridad deseable”, dice Kong. “El autoaislamiento de la potencia de la señal inalámbrica dentro del espacio físico del usuario podría proteger al 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 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 de polímeros rígidos y flexibles, lo que le ayuda a soportar el ambiente ácido del estómago.
“La impresión 3D multimateriales es una tecnología de fabricación altamente versátil que puede crear arquitecturas de múltiples componentes y dispositivos funcionales únicos, que no se pueden fabricar con técnicas de fabricación convencionales”, dice Kong.
“Potencialmente, podemos crear dispositivos electrónicos ingeribles personalizados donde el período de residencia gástrica se puede adaptar en función de una aplicación médica específica, lo que podría llevar a un diagnóstico y tratamiento personalizados que sean ampliamente accesibles”.
Respuesta temprana
Los investigadores imaginan 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 los pacientes que reciben quimioterapia o medicamentos inmunosupresores. Si se detecta una infección, la cápsula podría comenzar a liberar antibióticos. O bien, el dispositivo podría estar diseñado para liberar antihistamínicos cuando detecta una reacción alérgica.
“Estamos realmente entusiasmados con el potencial que tienen los dispositivos electrónicos gástricos residentes para servir como plataformas para la salud móvil ayudando 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 en las cápsulas. En este documento, probaron el sensor de temperatura en cerdos y estimaron que dentro de unos dos años podrían comenzar a probar sensores ingeribles en pacientes humanos. Han lanzado una empresa 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.
Fuente: Tecnología MIT
