Последние технологические достижения позволили разработать новые передовые медицинские устройства, в том числе хирургических роботов, датчики, которые могут контролировать физиологические процессы, и платформы виртуальной реальности для обучения врачей. Давней целью инженеров медицинских технологий является также создание устройств, которые можно проглатывать или иным образом вводить в тело человека для наблюдения или отслеживания активности определенных органов.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардской медицинской школы недавно разработали новое устройство для приема внутрь, которое можно использовать для записи электрофизиологических сигналов в желудочно-кишечном тракте пользователей. Это устройство, представленное в статье, опубликованной в журнале Nature Electronics , может помочь врачам безопасно диагностировать и отслеживать прогрессирование нарушений, влияющих на переваривание пищи и жидкостей.

«Возможность записывать высококачественные электрофизиологические данные желудочно-кишечного тракта и кишечной нервной системы полезна для понимания различных расстройств и улучшения здравоохранения посредством ранней диагностики », — написали в своей статье Сихенг Шон Ю, Адам Гирлах и их коллеги.

«Однако такие измерения остаются сложными, поскольку электроды необходимо имплантировать хирургическим путем или носить на коже, что приводит к компромиссу между качеством сигнала и инвазивностью. Мы сообщаем о глотаемом устройстве для электрофизиологии желудка».

Энтеральная нервная система (ЭНС), один из трех ключевых отделов вегетативной нервной системы, состоит из миллионов нейронов и клеток, регулирующих секрецию гормонов в желудочно-кишечном тракте. Многие расстройства желудочно-кишечного тракта , включая гастропарез и функциональную диспепсию, связаны с дисфункциями передачи электрических сигналов этих нейронов.

Таким образом, надежное отслеживание электрических сигналов клеток желудочно-кишечного тракта может помочь врачам диагностировать различные расстройства, лучше понимать их причины и разрабатывать персонализированные стратегии лечения. Проглатываемое устройство, разработанное Ю, Гирлахом и их коллегами, может записывать эти электрические сигналы и отправлять их на приемник вне тела пациента.

Устройство, разработанное командой, состоит из электронного модуля и различных гибких измерительных электродов, помещенных в корпус, напечатанный на 3D-принтере и похожий на капсулу или таблетку. Этот корпус, как и электроды, изготовлен из биосовместимых материалов, которые безопасно вводить в организм человека.

«Неинвазивная система, называемая мультимодальной электрофизиологией посредством проглатываемого, желудочного, непривязанного отслеживания (MiGUT), состоит из инкапсулированной электроники и ленты сенсорных электродов, которая после родов разворачивается в желудке и вступает в контакт со слизистой оболочкой», — Ю, Гирлах. и их коллеги написали.

«Затем устройство VC записывает и передает по беспроводной сети сигналы биопотенциала на внешний приемник. Мы показываем, что устройство может записывать электрические сигналы, включая медленные волны желудка, сигнал дыхания и сигнал сердца, на модели крупных животных и может отслеживать активность медленных волн у животных. свободно перемещаться и кормить животных».

Вы, Гирлах и их коллеги до сих пор оценивали свое устройство, вводя его в анестезированных свиней, а затем собирая измерения, когда свинья просыпалась и снова начинала двигаться.

Их результаты были весьма многообещающими: они позволяют предположить, что устройство можно безопасно вводить внутрь живого животного и регистрировать высококачественные электрические сигналы его желудочной среды.

Вскоре устройство может быть подвергнуто дальнейшей оценке в дополнительных испытаниях на животных и, в конечном итоге, в клинических испытаниях на людях. В будущем его разработка может открыть новые возможности для медицинских исследований и практики, а также потенциально послужит источником информации для разработки других пероральных медицинских устройств.