розширювана

МАДРІД, 25 лютого (EUROPA PRESS) -

Інженери з Массачусетського технологічного інституту (Массачусетський технологічний інститут) розробили желеподібну проковтнуту таблетку, яка, потрапляючи до шлунка, швидко набрякає, як м'який, млинкий м'яч для пінг-понгу, "досить великий, щоб тривалий час залишатися в шлунку". час ".

Ця надувна таблетка містить датчик, який контролює температуру шлунка протягом 30 днів. Якщо таблетку потрібно вигнати зі шлунка, пацієнт може прийняти розчин кальцію, щоб зменшити таблетку до початкового розміру, щоб вона могла безпечно вийти з організму.

Нова таблетка створена двома типами гідрогелів - желатиноподібними сумішами полімерів та води. Ця комбінація дозволяє таблетці швидко набрякати в шлунку, залишаючись непроникною для шлункових кислот.

"Цей дизайн є більш м'яким, біосумісним і довговічнішим, ніж інші датчики, що потрапляють в організм, які можуть тривати лише шлунок протягом 5 днів або виготовлені з міцніших пластмас або металів, більш жорстких, ніж кишковий тракт", - відзначають дослідники дослідження.

"Мета - отримати желеподібну розумну таблетку, яка після прийому залишається всередині шлунка, контролюючи стан здоров'я пацієнта близько місяця", - пояснила Сюаньхе Чжао, професор машинобудування з Массачусетського технологічного інституту.

Чжао та співробітник Джованні Траверсо, вчений, який приєднається до факультету Массачусетського технологічного факультету в 2019 році, разом із авторами Сіньюе Лю, Крістофом Штайгером та Шатінг Ліном опублікували результати в "Nature Communications".

ТАБЛЮТИ, ПІН-ПОНГ І БАЛОН-РИБИ

Дизайнер нової надувної таблетки був натхненний захистом механізмів риби-надувки. Зазвичай це свого роду повільний рух, але він швидко надувається, коли йому загрожує. Це робиться, поглинаючи велику кількість води.

Це надуте тіло - те, що Чжао хотів наслідувати. Команда досліджувала різні способи розробки таблетки на основі гідрогелю, яка транспортувала б датчики до шлунку і залишалася там для моніторингу життєво важливих показників або стану хвороби протягом тривалого періоду часу.

Вони зробили таблетку досить маленькою, щоб пройти через стравохід і шлунок через отвір, що називається пілорус. Щоб запобігти його вигнанню зі шлунку, команда зуміла змусити його швидко набрякати, як м’яч для пінг-понгу.

"Як правило, коли йдеться про розробку таких типів гелів, використовується дифузія, дозволяючи воді дифундувати в гідрогель", - сказав Лю. "Але щоб набрякнути, як м'яч для пінг-понгу, потрібні години чи навіть дні. Це довше, ніж час спорожнення шлунка".

Конструкція нагадує желатинову капсулу, виготовлену з гідрогелевих матеріалів. Внутрішній матеріал містить поліакрилат натрію, суперабсорбуючі частинки, що використовуються в комерційних продуктах, таких як підгузники, за його здатність швидко вбирати рідину і надуватися.

Однак дослідники зрозуміли, що якби таблетка складалася саме з цих частинок, вона негайно розірвалася б і залишила б шлунок у вигляді крихітних перлин.

Зовнішня мембрана створена безліччю кристалічних і наноскопічних ланцюгів, нахилених один над одним, створюючи майже непроникний малюнок. "Щоб зламати цю мембрану, знадобиться багато кристалічних доменів", - сказав Лін. "Це те, що робить цей гідрогель міцним і м'яким одночасно".

У лабораторії дослідники занурили таблетку в різні розчини води та рідин, подібних шлунковому соку, і виявили, що таблетка надувається у 100 разів більше від початкового розміру всього за 15 хвилин. Надувшись, Чжао зазначив, що таблетки нагадують гладкість тофу або желе, але є сильнішими.

Щоб перевірити твердість таблетки, дослідники стискали її кілька разів із силами, більшими, ніж таблетки, що виникають при скороченні шлунка.

"Шлунок накладає мільярди рухів на їжу. І ми виявили, що коли ви робите невеликий розріз мембрани, а потім розтягуєтесь і стискаєте, поріз не стає більшим. Наш дизайн дуже сильний", - пояснила Лін.

ТАБЛЮТА ЗЛИНУЄ В ШЛУНКІ

Дослідники встановили, що розчин іонів кальцію з більшою концентрацією, ніж у молоці, може зменшити і без того набряклі частинки. Це дозволяє таблетці здуватися в шлунку.

Нарешті, Штайгер і Траверсо вбудували невеликі датчики температури в таблетки, які потім перевіряли на свинях, які мають людський шлунковий тракт. Команда отримала температуру з датчиків свиней і склала графік вимірювань з часом. Таким чином, вони виявили, що датчик міг точно відстежувати щоденну активність тварин протягом 30 днів.

Дослідники передбачають, що цю таблетку можна безпечно використовувати з датчиками для контролю шлунку на рівень рН та вірусів. Невеликі камери також можна імплантувати в таблетки, щоб отримати зображення перебігу виразок і пухлин. Чжао зазначив, що таблетки також можна використовувати як більш зручну альтернативу шлунковому балону.

"З нашим дизайном вам не потрібно буде проходити болючий процес імплантації твердої кулі. Ви можете випити одну з цих таблеток, щоб наповнити шлунок і схуднути. Існує багато можливостей для цього пристрою", - сказала Чжао.

Це дослідження було підтримане Національним науковим фондом, Національним інститутом охорони здоров’я та Фондом Білла та Мелінди Гейтс.