摄取,扩大丸监测胃长达一个月



bt365手机的工程师们设计了一个可摄取的,果冻状药丸,在到达胃,迅速膨胀到软,粘糊糊的乒乓球大到足以在肚子里停留的时间长一段时间的大小。

充气丸被嵌入与连续跟踪肠胃的温度下长达30天的传感器。如果丸剂需要从胃中取出,患者可以喝钙溶液触发丸快速收缩到其原始尺寸和安全地传递出来的身体。

类似于果冻的一致性的聚合物和水的混合物 - 的新药丸从两种类型的水凝胶制成。该组合使得药片在胃中迅速膨胀,而其余不受胃的翻腾酸性环境。

在基于水凝胶的设计比当前摄取传感器,其或者只能停留在胃中几天,或从硬塑料或金属是数量级比胃肠较硬由更柔软,更生物相容的,和较持久道。

“梦想是有一个果冻般的智能药丸,一旦吞噬在胃里停留,并监测患者的很长一段时间的健康如一个月,”宣和李大钊,在bt365手机机械工程系副教授说。

赵和高级合作者乔瓦尼特拉韦尔索,访问科学家谁将会加入bt365手机在2019年,与主要作者欣悦柳,克里斯托弗·斯泰格尔,和少汀麟一起,今天发表了他们的结果 自然通讯。

 

丸,平pongs,和河豚

新充气丸的设计是由河豚,河豚或的防御机制的启发。通常,当受到威胁,就像一个刺气球品种滞销,河豚会迅速膨胀。它这样做是通过大量的水吸,快捷。

河豚的强硬,快速充气体,正是赵一直在寻找在水凝胶形式进行复制。球队一直在寻找方法来设计基于水凝胶丸携带传感器进入胃,呆在那里进行监控,例如,生命体征或疾病状态在相当长的一段时间。

他们认识到,如果丸剂是小到足以被吞咽并传下来的食道,这也将是足够小以穿出胃的,通过被称为幽门的开口。保持它从离开胃,该小组将承担设计丸迅速膨胀到一个乒乓球大小。

“目前,当人们试图设计这些高度膨胀凝胶,他们通常使用的扩散,让水慢慢扩散到水凝胶网络,”刘说。 “但膨胀到一个乒乓球大小需要数小时,甚至数天。它比胃的排空时间长。”

研究人员,而不是寻找方法来设计的水凝胶药丸,可以膨胀更加迅速,以媲美吃惊河豚的速度。

可摄取跟踪器

他们最终降落在设计类似于小,果冻状胶囊,由两种水凝胶材料制成。内部材料包含聚丙烯酸钠 - 这是在商业产品中使用的诸如尿布它们迅速吸收液体和膨胀能力的超吸收颗粒。

研究人员意识到,但是,如果避孕药从这些粒子只发,将立即掰开传递出胃个别珠。所以他们设计的第二保护水凝胶层以包封快速溶胀性颗粒。此外膜是由纳米级的多个结晶链制成,每个折叠在另一个,在几乎不可穿透的,僵局图案 - 的“抗疲劳”的功能,研究人员在较早本文报道。

“你必须经过许多晶体域破解打破这种隔膜,”林说。 “这是什么使得这种水凝胶非常坚固,并在同一时间,软了。”

在实验室中,研究人员扣篮在水中的各种解决方案和流体类似胃液丸,发现药丸膨胀到100倍的原始大小在约15分钟 - 比现有的膨胀性水凝胶快得多。一旦膨胀,Zhao说丸为约豆腐或果冻,但令人惊讶的强的柔软性。

测试丸的韧性,研究人员机械挤压它上千次,在力量比避孕药会从肚子规律宫缩遇到更大。

“胃应用于数千到数百万的负载循环研磨食物了,”林说。 “我们发现,即使我们做的膜一小截,然后拉伸和挤压它上千次,切不能长得更大。我们的设计是非常强大的。”

研究人员还确定,钙离子的溶液中,在比什么是在牛奶浓度高的浓度,可收缩的溶胀颗粒。这触发了对药片放气并穿出胃。

最后,Steiger的和特拉韦尔索嵌入小,商业温度传感器分成几个丸剂,喂药片猪,其具有胃和胃肠道与人类非常相似。球队以后提取从猪的温度传感器的粪便并画出了传感器的随着时间的温度测量。他们发现,该传感器能够准确地跟踪动物的日常活动模式可达30天。

“摄取的电子产品是一个新兴的领域,以监测重要的生理条件和生物标志物,”汉青江,在亚利桑那州立大学机械和航空航天工程学教授,谁没有参与的工作说。 “传统的摄取电子由非生物型材料。赵教授的研究小组正在对生物相容性和柔软但坚韧的基于凝胶可吞服设备的发展,这显著延长摄取的电子地平线一个大的飞跃。它也代表该集团一直致力于多年艰苦水凝胶的一种新的应用。”

下山的路,研究人员设想的药丸可以安全地提供了许多不同的传感器对胃进行监控,例如,pH值,或某些细菌或病毒的迹象。微型摄像机也可以嵌入到药丸图像肿瘤或溃疡的进展,在几个星期的课程。 Zhao说丸也可以被用作一种更安全,更舒适的替代胃气囊饮食,饮食控制的一种形式,其中一个气囊通过患者的食道进入胃中螺纹,使用内窥镜。

“我们的设计,您就不需要经过一个痛苦的过程,植入刚性气球,”赵说。 “也许你可以采取一些这些药丸代替,以帮助填补你的胃和减肥。我们看到很多的可能性,这种水凝胶设备“。

这项研究得到了支持,部分由美国国家科学基金会,国家卫生研究院,和比尔及梅琳达·盖茨基金会。