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La capsula ingeribile può essere controllata in modalità wireless La pillola elettronica può trasmettere informazioni diagnostiche o rilasciare farmaci in risposta ai comandi dello smartphone

Ricercatori del MIT, Draper, e Brigham and Women's Hospital hanno progettato una capsula ingeribile che può essere controllata utilizzando la tecnologia wireless Bluetooth. La capsula, che può essere personalizzato per fornire farmaci, percepire le condizioni ambientali, o entrambi, può risiedere nello stomaco per almeno un mese, trasmettere informazioni e rispondere alle istruzioni dallo smartphone di un utente.

I ricercatori del MIT hanno progettato un sensore ingeribile che può alloggiare nello stomaco per alcune settimane e comunicare in modalità wireless con un dispositivo esterno.
Immagine per gentile concessione dei ricercatori

Le capsule, prodotto utilizzando la tecnologia di stampa 3D, potrebbe essere utilizzato per fornire farmaci per il trattamento di una varietà di malattie, soprattutto nei casi in cui i farmaci devono essere assunti per un lungo periodo di tempo. Potrebbero anche essere progettati per rilevare le infezioni, reazioni allergiche, o altri eventi, e quindi rilasciare un farmaco in risposta.

“Il nostro sistema potrebbe fornire monitoraggio e trattamento a circuito chiuso, per cui un segnale può aiutare a guidare la somministrazione di un farmaco o a regolare la dose di un farmaco,” says Giovanni Traverso, uno scienziato in visita presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT, dove entrerà a far parte della facoltà 2019.

Questi dispositivi potrebbero essere utilizzati anche per comunicare con altri dispositivi medici indossabili e impiantabili, che potrebbe mettere in comune informazioni da comunicare allo smartphone del paziente o del medico.

“Siamo entusiasti di questa dimostrazione della stampa 3D e di come le tecnologie assimilabili possano aiutare le persone attraverso nuovi dispositivi che facilitano le applicazioni sanitarie mobili,”Dice Robert Langer, David H. Professore del Koch Institute e membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT.

Langer e Traverso sono gli autori senior dello studio, che compare nel dic. 13 problema di Tecnologie avanzate dei materiali. Yong Lin Kong, un ex postdoc del MIT che ora è assistente professore presso l'Università dello Utah, è l'autore principale del documento.

Comunicazone wireless

Negli ultimi anni, Langer, Traverso, e i loro colleghi hanno lavorato su una varietà di sensori ingeribili e capsule per la somministrazione di farmaci, che ritengono sarebbe utile per la somministrazione a lungo termine di farmaci che attualmente devono essere iniettati. Potrebbero anche aiutare i pazienti a mantenere i rigorosi regimi di dosaggio richiesti per i pazienti affetti da HIV o settimane dopo la comparsa dei sintomi dovuti a insufficienza multiorgano.

Nel loro ultimo studio, i ricercatori hanno deciso di combinare molte delle funzionalità che avevano sviluppato in precedenza. Nel 2016, i ricercatori hanno progettato una capsula a forma di stella con sei bracci che si piegano prima di essere racchiusi in una capsula liscia. Dopo essere stato ingoiato, la capsula si dissolve e le braccia si espandono, consentendo al dispositivo di alloggiare nello stomaco. allo stesso modo, il nuovo dispositivo si apre a forma di Y dopo essere stato ingoiato. Ciò consente al dispositivo di rimanere nello stomaco per circa un mese, prima che si rompa in pezzi più piccoli e passi attraverso il tratto digestivo.

Uno di questi bracci comprende quattro piccoli scomparti che possono essere caricati con una varietà di farmaci. Questi farmaci possono essere confezionati all’interno di polimeri che ne consentono il rilascio graduale nell’arco di diversi giorni. I ricercatori prevedono inoltre di poter progettare i compartimenti in modo che possano essere aperti da remoto tramite la comunicazione wireless Bluetooth.

Il dispositivo può anche trasportare sensori che monitorano l'ambiente gastrico e trasmettono informazioni tramite un segnale wireless. Nel lavoro precedente, i ricercatori hanno progettato sensori in grado di rilevare segni vitali come la frequenza cardiaca e la frequenza respiratoria. in questo documento, hanno dimostrato che la capsula potrebbe essere utilizzata per monitorare la temperatura e trasmettere tali informazioni direttamente a uno smartphone a portata di mano.

“Il raggio di connessione limitato è un miglioramento della sicurezza auspicabile,", dice Kong. “L’autoisolamento della potenza del segnale wireless all’interno dello spazio fisico dell’utente potrebbe proteggere il dispositivo da connessioni indesiderate, fornendo un isolamento fisico per ulteriore sicurezza e protezione della privacy.

Per consentire la produzione di tutti questi elementi complessi, i ricercatori hanno deciso di stampare in 3D le capsule. Questo approccio ha permesso loro di incorporare facilmente tutti i vari componenti trasportati dalle capsule, e costruire la capsula alternando strati di polimeri rigidi e flessibili, che lo aiuta a resistere all'ambiente acido dello stomaco.

“La stampa 3D multimateriale è una tecnologia di produzione altamente versatile in grado di creare architetture multicomponente e dispositivi funzionali unici, che non possono essere realizzati con le tecniche di produzione convenzionali,", dice Kong. “Possiamo potenzialmente creare dispositivi elettronici ingeribili personalizzati in cui il periodo di residenza gastrica può essere adattato in base a un’applicazione medica specifica, che potrebbe portare a una diagnosi e a un trattamento personalizzati e ampiamente accessibili”.

Risposta anticipata

I ricercatori immaginano che questo tipo di sensore possa essere utilizzato per diagnosticare i primi segni di malattia e quindi rispondere con i farmaci appropriati. Per esempio, potrebbe essere utilizzato per monitorare alcune persone ad alto rischio di infezione, come i pazienti che ricevono chemioterapia o farmaci immunosoppressori. Se viene rilevata un'infezione, la capsula potrebbe iniziare a rilasciare antibiotici. O, il dispositivo potrebbe essere progettato per rilasciare antistaminici quando rileva una reazione allergica.

“Siamo davvero entusiasti del potenziale dell’elettronica per residenti gastrici di fungere da piattaforme per la salute mobile per aiutare i pazienti a distanza,”Dice Traverso.

La versione attuale del dispositivo è alimentata da una piccola batteria all'ossido d'argento. tuttavia, i ricercatori stanno esplorando la possibilità di sostituire la batteria con fonti di alimentazione alternative, come un antenna esterna o succo gastrico.

I ricercatori stanno anche lavorando allo sviluppo di altri tipi di sensori che potrebbero essere incorporati nelle capsule. in questo documento, hanno testato il sensore di temperatura nei maiali, e lo stimano entro circa due anni, potrebbero essere in grado di iniziare a testare sensori ingeribili nei pazienti umani. Hanno lanciato una società che sta lavorando allo sviluppo della tecnologia per uso umano.


fonte: http://news.mit.edu, di Anne Trafton

Di Marie

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