Субота, Тра 8, 2021
Велика Епоха
Ukrainian Edition

Капсулу з електростимулятором випробували у свинячому шлунку

П'ятниця, 4 вересня 2020 року

Фото: Alex Abramson et al./Science Advances, 2020

 

Інженери з США, Данії та Швеції створили прототип капсули для електростимуляції стінки шлунка. Вона упаковується у розчинну оболонку і потрапляє в шлунок при ковтанні. Після розчинення оболонки капсула чіпляє до стінки шлунка електроди, а потім може від'єднатися для завершення роботи та виведення з організму. Розробники випробували прототип на свині та моделі людського шлунка, а також показали, що імпульси пристрою можна зчитувати за допомогою підшкірних електродів. Стаття про пристрій і його тестування опублікована в Science Advances.

У деяких людей внаслідок різних причин виникає гастропарез або схожі розлади, при яких знижується активність м'язів шлунка. Один зі способів лікування цих станів полягає в імплантації невеликого апарату поруч зі шлунком, який за допомогою електростимуляції змушує м'язи скорочуватися. Як і у випадку з іншими імплантатами (наприклад, кардіостимуляторами) його установка відбувається під час хірургічної операції, що завжди пов'язане з певним ризиком.

В останні кілька років вчені розробляють пристрої-пігулки, у вигляді капсул, призначені для діагностики або лікування захворювань шлунково-кишкового тракту. Один з таких пристроїв минулого року представила  група на чолі з Джованні Траверсо (Giovanni Traverso) із Массачусетського технологічного інституту. Той пристрій було виконано у вигляді яйцевидної капсули з важкою сталевою підставою, завдяки якій капсула після потрапляння в шлунок орієнтувалася вертикально. Усередині капсули розташовувалася пружина, що спрацьовує через кілька хвилин після контакту зі шлунковим соком, і закріплена на ній голка з інсуліну.

У новій роботі група Траверсо використовувала стару конструкцію, але застосувала її для нової задачі — введення стимулюючих електродів в стінку шлунка. У новій капсулі, як і в минулій версії, є пружина, яка зафіксована в стислому стані за допомогою ізомальтіта, який зазвичай застосовують як підсолоджувач або основу для льодяників. Після потрапляння в шлунок Ізомальт розчиняється за кілька хвилин і пружина розправляється.

Фото: Схема роботи пристрою і його конструкція Alex Abramson et al./Science Advances, 2020

 

При розкритті пружини вона штовхає вперед два електроди, які входять в слизову оболонку, але не доходять до глибоких шарів стінки шлунка. Електроди з'єднані з блоком управління, який приєднаний до капсули за допомогою дротів. У блоці є акумулятор і мікроконтролер, який керує імпульсами, що викликають скорочення шлункової мускулатури. Перед прийомом пристрою, стимулююча капсула разом з блоком поміщаються в стандартну капсулу для ліків розміру 000 (26,1 міліметр в довжину і 9,9 в товщину). Через п'ять хвилин після потрапляння в шлунок вона майже повністю розчиняється.

Фото: Alex Abramson et al./Science Advances, 2020

Ще одна особливість розробки полягає в тому, що розробники навчилися спостерігати за роботою пристрою, не використовуючи при цьому модуль зв'язку. Замість цього вони запропонували відстежувати електричні імпульси за допомогою підшкірних електродів на руці або в іншій частині тіла.

Автори перевірили роботу пристрою in vivo на свині та ex vivo в людському шлунку. Тести показали, що після потрапляння в шлунок капсули орієнтуються в ньому належним чином і через 5-15 хвилин прикріпляють електроди до слизової оболонки. Інженери підтвердили коректну роботу пристрою двома способами: зареєструвавши електричні імпульси через підшкірні електроди, а також побачивши ритмічні скорочення шлункових м'язів за допомогою ультразвукового зонда.

Фото: Скорочення м'язів при електростимуляції, зйомка за допомогою ультразвукового зонда Alex Abramson et al./Science Advances, 2020

Проте, поки пристрій не можна вважати готовим до використання або навіть тестів на живих людях. Наприклад, автори визнають, що не ставили в цій роботі завдання по розробці способу відділення капсули від стінки шлунка і безпечного виведення через шлунково-кишковий тракт. Але вони відзначили, що в наступних версіях це можна вирішити за допомогою актуатора для втягування електродів назад в капсулу або матеріалу електродів, який би розчинявся через деякий час.

Comments   

загрузка...