مهندسان MIT قرصی طراحی کرده اند که می تواند زمان بلعیده شدن آن را گزارش کند، پیشرفتی که می تواند به مردم کمک کند داروهای خود را به موقع مصرف کنند.
سیستم گزارش جدید، که می تواند به کپسول های قرص موجود اضافه شود، شامل یک آنتن فرکانس رادیویی زیست تخریب پذیر است. پس از ارسال سیگنال مصرف قرص، یک تراشه RF کوچک از طریق دستگاه گوارش از بدن خارج می شود، در حالی که بیشتر مواد در معده تجزیه می شوند.
محققان می گویند چنین سیستمی می تواند برای نظارت بر بیماران پیوندی که نیاز به مصرف داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی دارند یا افراد مبتلا به عفونت هایی مانند HIV یا سل که نیاز به درمان طولانی مدت دارند مفید باشد.
جیووانی تراورسو، MD، دانشیار مهندسی مکانیک در MIT، متخصص گوارش در بیمارستان زنان بریگهام و عضو وابسته موسسه برود MIT و هاروارد، میگوید: «هدف این است که مطمئن شویم این به مردم کمک میکند تا درمان مورد نیاز خود را برای به حداکثر رساندن سلامت خود دریافت کنند.
تراورسو نویسنده ارشد این مطالعه جدید است. امروز به نظر می رسد ارتباط طبیعت. محقق MIT Mehmet Girayhan Say و محقق سابق فوق دکتری MIT Sean You نویسندگان اصلی مقاله هستند.
قرصی که ارتباط برقرار می کند
بیمارانی که داروهای خود را طبق دستور تجویز شده مصرف نمی کنند، یک چالش بزرگ است که به صدها هزار مرگ قابل پیشگیری و میلیاردها دلار هزینه مراقبت های بهداشتی در سال کمک می کند.
آزمایشگاه Traverso برای آسانتر کردن مصرف داروهای خود، کپسولهای زایمانی را مورد مطالعه قرار داده است که میتوانند برای روزها یا هفتهها در دستگاه گوارش باقی بمانند و دوزها را در زمانهای از پیش تعیینشده آزاد کنند. با این حال، این رویکرد ممکن است با هر دارویی سازگار نباشد.
تراورسو میگوید: «ما سیستمهایی ایجاد کردهایم که میتوانند برای مدت طولانی در بدن باقی بمانند، و میدانیم که این سیستمها میتوانند انطباق را بهبود بخشند، اما همچنین میدانیم که برای برخی داروها نمیتوانیم قرص را جایگزین کنیم.» سوال این است: چه کار دیگری می توانیم انجام دهیم تا به فرد کمک کنیم و به ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی کمک کنیم تا مطمئن شوند که دارو را دریافت می کنند؟
در مطالعه جدید خود، محققان بر روی استراتژی تمرکز کردند که به پزشکان اجازه میدهد تا نظارت دقیقتری داشته باشند که آیا بیماران داروهای خود را مصرف میکنند یا خیر. آنها با استفاده از فرکانس رادیویی، نوعی سیگنال که به راحتی از خارج از بدن قابل تشخیص است و برای انسان بی خطر است، کپسولی طراحی کردند که می تواند پس از بلعیدن توسط بیمار ارتباط برقرار کند.
قبلاً تلاشهایی برای توسعه دستگاههای سیگنال دهی مبتنی بر RF برای کپسولهای دارویی انجام شده بود، اما همه آنها از اجزایی ساخته شدهاند که به راحتی در بدن تجزیه نمیشوند و باید از طریق دستگاه گوارش عبور کنند.
برای به حداقل رساندن خطر هرگونه انسداد دستگاه گوارش، تیم MIT تصمیم گرفت سیستمی مبتنی بر RF ایجاد کند که قابل جذب زیستی است، به این معنی که می تواند توسط بدن تجزیه و جذب شود. آنتنی که سیگنال RF را ارسال می کند از روی ساخته شده و در یک ذره سلولز تعبیه شده است.
تراورسو می گوید: “ما این مواد را با توجه به مشخصات ایمنی بسیار مطلوب و همچنین سازگاری با محیط زیست آنها انتخاب کردیم.”
آنتن روی سلولز پیچیده شده و همراه با داروی مورد استفاده در یک کپسول قرار می گیرد. لایه بیرونی کپسول از ژلاتین پوشیده شده با لایه ای از سلولز و مولیبدن یا تنگستن ساخته شده است که مانع از انتشار هرگونه سیگنال RF می شود.
هنگامی که کپسول بلعیده می شود، پوشش از بین می رود و دارو همراه با آنتن RF آزاد می شود. سپس آنتن می تواند سیگنال RF ارسال شده از یک گیرنده خارجی را دریافت کند و با کار با یک تراشه RF کوچک، سیگنالی را برای تایید بلعیده شدن کپسول ارسال می کند. این ارتباط ظرف ۱۰ دقیقه پس از بلعیده شدن قرص اتفاق می افتد.
تراشه RF با ابعاد تقریبی ۴۰۰×۴۰۰ میکرومتر، یک تراشه آماده برای استفاده است که زیست تخریب پذیر نیست و باید از طریق دستگاه گوارش حذف شود. تمام اجزای دیگر ظرف یک هفته در معده تجزیه می شوند.
Say میگوید: «این اجزا به گونهای طراحی شدهاند که با استفاده از موادی با پروفایلهای ایمنی کاملاً تثبیتشده، مانند روی و سلولز، که قبلاً به طور گسترده در پزشکی استفاده میشوند، تجزیه شوند.» “هدف ما این است که از تجمع طولانی مدت جلوگیری کنیم و در عین حال تأیید قابل اعتمادی را ارائه دهیم که یک قرص مصرف شده است، و با پیشرفت فناوری به سمت استفاده بالینی، ایمنی طولانی مدت همچنان مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.”
تشویق وفاداری
آزمایشات در یک مدل حیوانی نشان داد که سیگنال RF با موفقیت در داخل معده مخابره شده و می تواند توسط یک گیرنده خارجی تا فاصله ۲ متری خوانده شود. اگر برای استفاده در انسان توسعه داده شود، محققان در نظر دارند یک دستگاه پوشیدنی طراحی کنند که بتواند سیگنال را دریافت کرده و سپس آن را به تیم مراقبت های بهداشتی بیمار منتقل کند.
اکنون محققان قصد دارند مطالعات پیش بالینی بیشتری را انجام دهند و امیدوارند به زودی این سیستم را روی انسان آزمایش کنند. جمعیت بیمارانی که میتوانند از این نوع نظارت سود زیادی ببرند، افرادی هستند که اخیراً تحت پیوند عضو قرار گرفتهاند و باید از داروهای سرکوبکننده سیستم ایمنی استفاده کنند تا مطمئن شوند بدنشان عضو جدید را پس نمیزند.
تراورسو میگوید: «ما میخواهیم داروهایی را در اولویت قرار دهیم که ممکن است در صورت عدم انطباق، تأثیر مضری روی فرد داشته باشند.
سایر جمعیتهایی که ممکن است سود ببرند عبارتند از افرادی که اخیراً استنت قرار دادهاند و نیاز به مصرف داروهایی برای جلوگیری از گرفتگی استنت دارند، افراد مبتلا به بیماریهای عفونی مزمن مانند سل، و افراد مبتلا به اختلالات عصبی-روانی که شرایط آنها ممکن است بر توانایی آنها در مصرف دارو تأثیر منفی بگذارد.
بودجه این تحقیق توسط Novo Nordisk، دپارتمان مهندسی مکانیک MIT، بخش گوارش و بیمارستان زنان بریگهام و آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته ایالات متحده برای سلامت (ARPA-H) تامین شده است. این سازمان بیان میکند که دیدگاهها و نتیجهگیریهای بیانشده در این مقاله متعلق به نویسندگان است و نباید به عنوان نماینده سیاستهای رسمی، بیان شده یا ضمنی دولت ایالات متحده تلقی شود.
این کار تا حدی با استفاده از امکانات MIT.nano انجام شد.