Chercheurs du MIT, drapier, et Brigham and Women's Hospital ont conçu une capsule ingérable qui peut être contrôlée à l'aide de la technologie sans fil Bluetooth. La capsule, qui peut être personnalisé pour délivrer des médicaments, sentir les conditions environnementales, ou les deux, peut résider dans l'estomac pendant au moins un mois, transmettre des informations et répondre aux instructions du smartphone d'un utilisateur.

Les gélules, fabriqué à l'aide de la technologie d'impression 3D, pourraient être déployés pour fournir des médicaments pour traiter une variété de maladies, en particulier dans les cas où les médicaments doivent être pris sur une longue période. Ils pourraient également être conçus pour détecter les infections, réactions allergiques, ou d'autres événements, puis libérer un médicament en réponse.

« Notre système pourrait fournir une surveillance et un traitement en boucle fermée, par lequel un signal peut aider à guider l'administration d'un médicament ou à régler la dose d'un médicament, " dit Giovanni Traverso, un scientifique invité au département de génie mécanique du MIT, où il rejoindra la faculté en 2019.

Ces dispositifs pourraient également être utilisés pour communiquer avec d'autres dispositifs médicaux portables et implantables, qui pourrait mutualiser les informations à communiquer sur le smartphone du patient ou du médecin.

« Nous sommes ravis de cette démonstration de l'impression 3D et de la façon dont les technologies ingérables peuvent aider les gens grâce à de nouveaux appareils qui facilitent les applications de santé mobiles, " dit Robert Langer, professeur à l'Institut David H. Koch et membre de l'Institut Koch du MIT pour la recherche intégrative sur le cancer.

Langer et Traverso sont les auteurs principaux de l'étude, qui apparaît dans le numéro du 13 décembre de Technologies avancées des matériaux . Yong Lin Kong, un ancien post-doctorant du MIT qui est maintenant professeur assistant à l'Université de l'Utah, est l'auteur principal de l'article.

Communication sans fil

Depuis plusieurs années, Langer, Traversée, et leurs collègues ont travaillé sur une variété de capteurs ingérables et de capsules d'administration de médicaments, qui, selon eux, seraient utiles pour l'administration à long terme de médicaments qui doivent actuellement être injectés. Ils pourraient également aider les patients à maintenir les schémas posologiques stricts requis pour les patients atteints du VIH ou du paludisme.

Dans leur dernière étude, les chercheurs ont entrepris de combiner bon nombre des fonctionnalités qu'ils avaient précédemment développées. En 2016, les chercheurs ont conçu une capsule en forme d'étoile avec six bras qui se replient avant d'être enfermés dans une capsule lisse. Après avoir été avalé, la capsule se dissout et les bras se dilatent, permettant à l'appareil de se loger dans l'estomac. De la même manière, le nouveau dispositif se déplie en forme de Y après avoir été avalé. Cela permet à l'appareil de rester dans l'estomac pendant environ un mois, avant de se briser en petits morceaux et de traverser le tube digestif.

L'un de ces bras comprend quatre petits compartiments qui peuvent être chargés avec une variété de médicaments. Ces médicaments peuvent être conditionnés dans des polymères qui leur permettent d'être libérés progressivement sur plusieurs jours. Les chercheurs prévoient également qu'ils pourraient concevoir les compartiments à ouvrir à distance via la communication sans fil Bluetooth.

L'appareil peut également transporter des capteurs qui surveillent l'environnement gastrique et transmettent des informations via un signal sans fil. Dans des travaux antérieurs, les chercheurs ont conçu des capteurs capables de détecter des signes vitaux tels que la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire. Dans ce document, ils ont démontré que la capsule pouvait être utilisée pour surveiller la température et transmettre cette information directement à un smartphone à portée de main.

"La plage de connexion limitée est une amélioration de sécurité souhaitable, " dit Kong. " L'auto-isolement de la force du signal sans fil dans l'espace physique de l'utilisateur pourrait protéger l'appareil des connexions indésirables, fournissant un isolement physique pour une sécurité et une protection de la vie privée supplémentaires."

Pour permettre la fabrication de tous ces éléments complexes, les chercheurs ont décidé d'imprimer les capsules en 3D. Cette approche leur a permis d'intégrer facilement tous les différents composants portés par les capsules, et pour construire la capsule à partir de couches alternées de polymères rigides et flexibles, ce qui l'aide à résister à l'environnement acide de l'estomac.

"L'impression 3D multimatériaux est une technologie de fabrication très polyvalente qui peut créer des architectures multi-composants uniques et des dispositifs fonctionnels, qui ne peuvent pas être fabriqués avec des techniques de fabrication conventionnelles, " dit Kong. " Nous pouvons potentiellement créer des appareils électroniques ingérables personnalisés où la période de résidence gastrique peut être adaptée en fonction d'une application médicale spécifique, ce qui pourrait conduire à un diagnostic et un traitement personnalisés et largement accessibles. »

Réponse rapide

Les chercheurs envisagent que ce type de capteur pourrait être utilisé pour diagnostiquer les premiers signes de maladie et répondre ensuite avec le médicament approprié. Par exemple, il pourrait être utilisé pour surveiller certaines personnes à haut risque d'infection, tels que les patients qui reçoivent une chimiothérapie ou des médicaments immunosuppresseurs. Si une infection est détectée, la capsule pourrait commencer à libérer des antibiotiques. Ou, le dispositif pourrait être conçu pour libérer des antihistaminiques lorsqu'il détecte une réaction allergique.

« Nous sommes vraiment enthousiasmés par le potentiel de l'électronique des résidents gastriques à servir de plates-formes de santé mobile pour aider les patients à distance, " dit Traverso.

La version actuelle de l'appareil est alimentée par une petite pile à l'oxyde d'argent. Cependant, les chercheurs étudient la possibilité de remplacer la batterie par des sources d'alimentation alternatives, comme une antenne externe ou de l'acide gastrique.

Les chercheurs travaillent également au développement d'autres types de capteurs qui pourraient être intégrés aux capsules. Dans ce document, ils ont testé le capteur de température chez les porcs, et ils estiment que dans environ deux ans, ils pourront peut-être commencer à tester des capteurs ingérables chez des patients humains. Ils ont lancé une entreprise qui travaille au développement de la technologie à usage humain.