Bezpieczne pigułki sterujące

Kontrolowanie pigułki, gdy przechodzi ona przez ciało pacjenta, może pozwolić lekarzom na dostarczanie leków dokładnie we właściwe miejsce — na przykład do guza okrężnicy.

Połknij to: Pokazany tutaj magnes wewnątrz kapsułki pozwala naukowcom kontrolować pozycję kapsułki w przewodzie pokarmowym. Może to prowadzić do bardziej precyzyjnych metod dostarczania leków.

Naukowcy z Brown University zademonstrowali sposób na bezpieczne kontrolowanie zwrotnej pigułki i obserwowanie jej przejścia przez przewód pokarmowy.

Oprócz szukania śladów w krwiobiegu pacjenta, lekarzom trudno jest stwierdzić, czy lek został prawidłowo dostarczony. Możesz wziąć zdjęcia rentgenowskie [oznakowanych pigułek], ale nigdy tak naprawdę nie możesz wiedzieć, kiedy lek został wydany, mówi Edith Mathiowitz , profesor nadzwyczajny nauk medycznych i inżynierii na Brown University i główny badacz projektu. Zespół Mathiowitza, który koncentruje się na tworzeniu lepszych technologii dostarczania leków, pierwotnie zbudował system śledzenia magnetycznego, aby obserwować pigułki przechodzące przez organizm. Ale naukowcy szybko zdali sobie sprawę, że mogą również kontrolować pigułki.

To, co opracowaliśmy, może być niezwykle przydatne do poprawy biodostępności leków, które mają nawet wąskie okno terapeutyczne, mówi Mathiowitz, odnosząc się do leków, które są wchłaniane tylko w określonych obszarach przewodu pokarmowego. Można go stosować na dwa sposoby: system retencyjny dla żołądka [aby zapewnić pacjentowi otrzymanie pożądanej dawki] oraz dla lokalizacji w określonych rejonach przewodu pokarmowego – rejonach, które są bardzo trudno dostępne.

W eksperymentach zespół Mathiowitza przenosił pigułki przez żołądki i jelita szczurów. Opracowali system do pomiaru i kontrolowania siły między jednomilimetrowym magnesem w pigułce a dużym magnesem zewnętrznym używanym do kontrolowania jego ruchu. System automatycznie przesuwa magnes zewnętrzny bliżej lub dalej od magnesu pigułki, aby utrzymać minimalną siłę, która będzie manipulować pigułką, unikając uszkodzenia jelita lub żołądka zwierzęcia.

Inne grupy badaczy wykazały, że kapsułki można manipulować wewnątrz ciała magnetycznie, ale nie skupiały się na minimalizowaniu użytej siły, wyjaśnia Bryan Laulicht, pierwszy autor artykułu badawczego opisującego pracę, opublikowanego dzisiaj w internetowym wydaniu czasopisma. Materiały Narodowej Akademii Nauk . Dominującą myślą było użycie jak największej siły, mówi. Naszym prawdziwym naciskiem było podkreślenie bezpieczeństwa.

Śledzenie pigułek: Nowy system dokładnie kontroluje pozycję pigułki magnetycznej (zakreślonej na biało) w przewodzie pokarmowym szczura.

Pigułka opracowana w Brown jest mniej więcej tego samego rozmiaru i kształtu co kapsułka Tylenolu i zawiera magnes oraz zbiornik do przechowywania leków i mikroskopijnych cząstek żelaza, które uwidaczniają się na zdjęciu rentgenowskim.

W doświadczeniach na zwierzętach kontrolujący magnes umieszczono obok szczura wraz z urządzeniem do pomiaru siły między dwoma magnesami — małym wspornikiem, który ugina się w odpowiedzi na siłę i jest wystarczająco czuły, by wykryć zaledwie 0,01 grama masy. Zmiany w belce wspornikowej były wprowadzane do komputera 10 razy na sekundę, a kontrolujący magnes poruszał się automatycznie w odpowiedzi. Zespół wywnioskował minimalną siłę potrzebną z obliczeń normalnego ciśnienia, które występuje podczas trawienia i był w stanie utrzymać pigułkę magnetyczną w jelicie cienkim szczura przez 12 godzin. Zespół wykorzystał aparat rentgenowski do śledzenia pigułki u szczura.

Myślę, że to dobry sposób na bardziej kontrolowany system dostarczania leków, mówi Frank Volke, szef zespołu badawczego w Instytucie Inżynierii Biomedycznej im. Fraunhofera w ankt Ingbert w Niemczech, który opracowuje podobną technologię. Grupa Volkego stworzyła pigułkę zawierającą kamerę, którą można sterować magnetycznie, a jego grupa ma również nadzieję na opracowanie systemu dostarczania leków. Inne eksperymentalne podejścia do kontrolowania ruchu pigułek obejmują użycie maleńkich stopek robota i użycie modułów, które samoorganizują się wewnątrz ciała.

Pigułki o powolnym uwalnianiu, pokryte substancją chemiczną, która kontroluje szybkość dozowania leku, istnieją już od jakiegoś czasu, ale sposób sterowania pigułką zwiększyłby elastyczność tego rodzaju leków, mówi Maysam Ghovanloo , adiunkt w Georgia Institute of Technology, który opracowuje inteligentną pigułkę monitorującą przestrzeganie zaleceń lekarskich . Sugeruje, że monitorowanie pól magnetycznych zamiast używania promieni rentgenowskich może ostatecznie sprawić, że monitorowanie pozycji pigułki będzie bezpieczniejsze. Laulicht mówi, że planują ostatecznie przejść na system śledzenia magnetycznego.

Mojżesz Goddard , chirurg ogólny i profesor nadzwyczajny na Brown University, który nie był zaangażowany w prace, mówi, że jest to intrygujące udoskonalenie narzędzi do ulepszania technik naprowadzania magnetycznego. Chociaż nie ma zatwierdzonych przez FDA technologii naprowadzania magnetycznego do stosowania z lekami, Goddard twierdzi, że takie podejście może pomóc w leczeniu chorób, od cukrzycy po chorobę Leśniowskiego-Crohna. Badania magnetyczne pozwolą nam znacznie lepiej poradzić sobie z bezpiecznym i skutecznym używaniem sił magnetycznych i manipulowaniem nimi, aby kierować pigułki do obszarów jelita, do których chcemy, aby trafiły i pozostawały przez kontrolowany okres czasu, mówi Goddard. Będzie to szczególnie przydatne, aby dowiedzieć się, jak kierować stosunkowo duże pigułki do określonych obszarów zainteresowania.

Metin Sitti , profesor nadzwyczajny inżynierii na Carnegie Mellon University, który pracuje nad zrobotyzowanymi pigułkami, mówi, że badania są bardzo obiecujące w sensie medycznych zastosowań nieuwiązanych kapsułek magnetycznych.

Minie trochę czasu, zanim taka technologia będzie bezpieczna dla ludzi. Co więcej, dieta i otoczenie zewnętrzne musiałyby być dokładnie kontrolowane, aby upewnić się, że nie zadziałają żadne nieoczekiwane siły magnetyczne. Ale Laulicht twierdzi, że system może potencjalnie rozpoznać, czy inny magnes zmienia siłę przyłożoną do pigułki, a nawet temu przeciwdziałać. Uważam, że ostatecznie można by to wykorzystać w warunkach ambulatoryjnych, mówi.

Jeśli urządzenie zostanie ostatecznie zaadaptowane i zatwierdzone do użytku przez ludzi, prawdopodobnie będzie używane tylko w skrajnych przypadkach, takich jak rak przewodu pokarmowego lub nieswoiste zapalenie jelit, w przypadku których inne terapie zawiodły, mówi Laulicht. Następnym krokiem zespołu jest wypróbowanie go z prawdziwymi lekami i przetestowanie go na większych zwierzętach.

ukryć