поглъщаема

МАДРИД, 25 февруари (EUROPA PRESS) -

Инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) са проектирали желеобразно, погълнато хапче, което, стигайки до стомаха, бързо се подува като мека, гъвкава топка за пинг-понг „достатъчно голяма, за да остане в стомаха за дълъг период време ".

Това надуваемо хапче съдържа сензор, който следи температурата на стомаха в продължение на 30 дни. Ако хапчето трябва да бъде изхвърлено от стомаха, пациентът може да вземе калциев разтвор, за да намали хапчето до първоначалния му размер, така че да може безопасно да излезе от тялото.

Новото хапче е създадено от два вида хидрогелове, желатиноподобни смеси от полимери и вода. Тази комбинация позволява на хапчето да набъбне бързо в стомаха, като същевременно остава непроницаем за стомашните киселини.

"Този дизайн е по-мек, по-биосъвместим и по-издръжлив от другите поглъщащи се сензори, които могат да продължат само в стомаха в продължение на 5 дни или са направени с по-здрави пластмаси или метали, по-твърди от чревния тракт", отбелязват изследователите от изследването.

„Целта е да има подобно на желе подобно на интелигентно хапче, което, след като бъде взето, остава вътре в стомаха, наблюдавайки здравето на пациента за около месец“, обясни Сюанхе Жао, професор по машиностроене в MIT.

Zhao и сътрудникът Джовани Траверсо, учен, който ще се присъедини към факултета на MIT през 2019 г., с автори Xinyue Liu, Christoph Steiger и Shaoting Lin публикуват резултатите в "Nature Communications".

Хапчета, пинг-понг и балонни риби

Дизайнерът на новото надуваемо хапче е вдъхновен от защитата на механизмите на рибата-буфер. Това обикновено е вид бавно движение, но се надува бързо, когато е заплашено. Това се прави чрез абсорбиране на голямо количество вода.

Това надуто тяло е това, което Джао искаше да имитира. Екипът изследва различни начини за проектиране на хапче на основата на хидрогел, което да носи сензори към стомаха и да остане там, за да наблюдава жизнените показатели или болестните състояния за дълъг период от време.

Те направиха хапчето достатъчно малко, за да премине през хранопровода и стомаха през отвор, наречен пилорус. За да предотврати изхвърлянето му от стомаха, екипът е успял да го надуе бързо като топка за пинг-понг.

"Обикновено, когато става въпрос за проектиране на тези видове гелове, се използва дифузия, като водата се дифузира в хидрогела", каза Лиу. "Но за да набъбне като топка за пинг понг са необходими часове или дори дни. Това е по-дълго от времето за изпразване на стомаха.".

Дизайнът наподобява желатинова капсула, направена от хидрогелни материали. Вътрешният материал съдържа натриев полиакрилат, суперабсорбиращи частици, използвани в търговски продукти като памперси, заради способността му бързо да абсорбира течността и да се надува.

Изследователите обаче осъзнаха, че ако хапчето се състои само от тези частици, то веднага ще се разпадне и ще остави стомаха под формата на малки перли.

Външната мембрана е създадена от множество кристални и наноскопични вериги, сгънати една върху друга, създавайки почти непроницаем модел. "Биха били необходими много кристални домейни, за да се счупи тази мембрана", каза Лин. "Това е, което прави този хидрогел силен и мек едновременно.".

В лабораторията изследователите потопиха хапчето в различни разтвори на вода и течности, подобни на стомашен сок и установиха, че хапчето се надува 100 пъти от първоначалния си размер само за 15 минути. Веднъж надут, Джао посочи, че хапчето наподобява гладкостта на тофу или желе, но е по-силно.

За да тестват твърдостта на хапчето, изследователите го изстискват няколко пъти, със сили, по-големи от хапчето, което изпитва при стомашни контракции.

"Стомахът прилага милиарди движения върху храната. И открихме, че когато направите малък разрез в мембраната и след това се разтегнете и притиснете, разрезът не става по-голям. Нашият дизайн е много силен", обясни Лин.

ХАПЧЕТА ОТМЕЧА В СТОМАХА

Изследователите установили, че разтвор на калциеви йони с концентрация, по-висока от тази в млякото, може да свие и без това подутите частици. Това позволява на хапчето да се отделя в стомаха.

И накрая, Steiger и Traverso вградиха малки температурни сензори в хапчета, които след това тестваха при прасета, които имат човекоподобен стомашен тракт. Екипът е получил температурата от сензорите на свинете и е начертал измерванията с течение на времето. По този начин те откриха, че сензорът е в състояние точно да проследява ежедневната активност на животните в продължение на 30 дни.

Изследователите предвиждат, че това хапче може да се използва безопасно със сензори за наблюдение на стомаха за нива на рН и вируси. Малки камери също могат да се имплантират в хапчето, за да се получат изображения на хода на язви и тумори. Джао посочи, че хапчето може да се използва и като по-удобна алтернатива на стомашния балон.

"С нашия дизайн няма да е необходимо да преминавате през болезнен процес, за да имплантирате твърд балон. Можете да вземете едно от тези хапчета, за да запълните стомаха си и да отслабнете. Има много възможности за това устройство", каза Жао.

Това изследване е подкрепено от Националната научна фондация, Националните здравни институти и Фондация Бил и Мелинда Гейтс.