O nouă capsulă ingerabilă poate facilita, de asemenea, diagnosticarea tulburărilor intestinale de către medici

Dieta ta funcționează? Este posibil ca un nou senzor de gaz ingerabil să poată spune.

acest

O echipă australiană a dezvoltat prima pastilă intestinală cu diagnostic de gaze testată vreodată la oameni. Așa cum cercetătorii raportează astăzi în revista Nature Electronics, această capsulă „inteligentă” a măsurat în mod fiabil nivelurile de oxigen, hidrogen și dioxid de carbon în timp ce traversa interiorul a șase voluntari sănătoși, dezvăluind impactul aportului de fibre dietetice asupra activității microbiene în intestinul subțire și colonul.

Nu numai că această pastilă electronică ar putea într-o zi să modifice diete personalizate pentru o sănătate optimă a intestinului, dar ar putea ajuta medicii să facă distincția între semnele timpurii ale diferitelor tulburări gastrointestinale, cum ar fi sindromul de malabsorbție, boala Crohn, colita, sindromul intestinului iritabil și chiar cancerul de colon.

„În acest moment, nu avem niciun instrument pentru a face diferența între aceste lucruri diferite”, spune Kourosh Kalantar-zadeh, inginer electronic la Universitatea RMIT din Melbourne, Australia, care a condus cercetarea. O colonoscopie poate dezvălui doar leziuni inflamatorii sau polipi canceroși care sunt vizibili cu o cameră - și până în acel moment, oamenii au suferit adesea cu disconfort intestinal și fără diagnostic de ani de zile.

„Este prea târziu”, spune Kalantar-zadeh, care prevede că oamenii aruncă un senzor de înghițit o dată sau de două ori pe an pentru a detecta boala din timp. „Dacă profilurile de gaz din jurul normei se schimbă”, explică el, „atunci am ști că avem o problemă cu intestinul”.

Pe suprafața sa, capsula de gaz arată ca un supliment fără prescripție medicală pe care l-ați cumpăra la orice magazin GNC sau Vitamin Shop. Dar în carcasa sa de polietilenă lungă de centimetri se află doi senzori de gaz, un senzor de temperatură, un microcontroler, un transmițător de radiofrecvență și baterii cu oxid de argint de dimensiuni buton. Senzorii de gaz sunt etanșați într-o membrană specială care permite pătrunderea gazului, dar păstrează acidul gastric și sucurile digestive.

Sistemul este o versiune actualizată a uneia pe care echipa australiană a testat-o ​​anterior la porci. Determină profilele de gaz din intestin prin modularea elementelor de încălzire ale senzorilor. Deoarece oxigenul, hidrogenul și dioxidul de carbon conduc toți căldura în grade diferite, senzorii pot determina cu exactitate nivelurile acestor gaze prin măsurători la mai multe puncte de temperatură.

Un algoritm citește informațiile care ies de pe senzori și transmite semnalul în timp real către un receptor mic care are o rază de acțiune de până la 100 de picioare și poate fi transportat într-un buzunar sau lăsat pe noptieră atunci când cineva este acasă. La rândul său, receptorul transmite datele prin Bluetooth către un telefon mobil, care poate posta datele online pentru o monitorizare ușoară de către utilizatori și medici.

Pastilele digitale de pe piață astăzi pot măsura deja lucruri precum pH-ul și presiunea din interiorul intestinelor. Unii pot transmite, de asemenea, imagini ale mucoasei esofagiene și a stomacului. În plus, la sfârșitul anului trecut SUA Food and Drug Administration a aprobat primul medicament cu senzori, o versiune a unui medicament antipsihotic încorporat cu senzori pentru a spune medicilor dacă și când pacienții cu schizofrenie își iau pastilele.

Dar capsula ingerabilă a lui Kalantar-zadeh, dacă ar rezista unui control clinic mai mare, ar fi prima care va furniza informații despre compoziția chimică a intestinului.

Pentru testul pilot, Kalantar-zadeh a făcut echipă cu nutriționiști și gastroenterologi de la Universitatea Monash pentru a testa capsulele la doi bărbați și trei femei, toate cu greutate sănătoasă, care au fost hrăniți cu o dietă vegană cu conținut scăzut sau bogat în fibre timp de două zile. (Un alt bărbat a primit, de asemenea, ambele meniuri distanțate la două săptămâni.) Dieta bogată în fibre consta în lucruri precum nuci, fasole, pere, smochine și pâine integrală, în timp ce tariful cu fibre scăzute include roșii, castraveți, salată, pepene verde și pâine albă.

Nivelurile de molecule care conțin oxigen preluate de senzori le-au spus cercetătorilor unde se află pilula în intestin. Acest lucru se datorează faptului că se știe că concentrațiile de oxigen scad pe parcursul tractului digestiv lung de 30 de metri, de la stomacul bogat în oxigen până la colonul aproape anaerob. Kalantar-zadeh și colegii săi au confirmat acuratețea acestei extrapolări poziționale prin imagistica pilulelor direct cu ultrasunete.

Apoi au cuantificat măsura în care bacteriile din diferitele compartimente intestinale descompun în mod activ alimentele și eliberează substanțe nutritive pentru gazdele lor prin citirea nivelurilor de hidrogen, un produs secundar natural al fermentației microbiene. (Într-o anumită măsură, profilurile de dioxid de carbon au oferit o citire similară, deși acest lucru sa dovedit mai puțin informativ, deoarece CO2 este produs atât de bacterii, cât și de celulele noastre.)

Analizând simultan toate gazele, acestea ar putea desluși, de exemplu, de ce o persoană din proces a devenit constipată după ce a consumat dieta cu conținut scăzut de fibre: nivelurile de oxigen i-au plasat pilula în colon și lipsa de hidrogen a arătat că bătăile intestinale ale acestui om erau în mare parte latente. Abia după ce a mâncat din nou alimente fibroase, nivelul său de hidrogen colonic a crescut - ceea ce explică de ce mișcările sale intestinale s-au întors.

„Au demonstrat o platformă complet integrată”, spune Sameer Sonkusale, inginer electric și om de știință pentru materiale la Universitatea Tufts, care nu a fost implicat în studiu. „Este cu adevărat un efort de inginerie”.

Clinicienii specializați în studierea impactului dietei asupra microbilor intestinali sunt de acord. „În general, tehnologia este promițătoare”, spune Purna Kashyap, gastroenterolog la Clinica Mayo. Dacă se dovedește că nivelurile de oxigen sunt un proxy de încredere pentru localizarea capsulei de gaz în tractul gastrointestinal, senzorul, spune el, „are potențialul de a avea un impact semnificativ în viitor”.

Dar, notează Kashyap, ultrasunetele oferă o măsură relativ brută a mișcării intestinale. Mai mult, cercetătorii au folosit tehnologia doar pentru a evalua strategia de localizare la un singur individ. Ca atare, el susține că este „prematur să spunem că acest lucru ar fi superior testării respirației” - standardul actual pentru analiza gazelor neinvazive, care nu oferă nicio informație de poziție - și solicită „o validare mult mai extinsă”.

Această validare este deja în curs. Anul trecut, cu sprijinul acordat de guvernul australian, Kalantar-zadeh și colegii săi clinici au testat capsula la 20 de persoane mai sănătoase. Și, deși rezultatele rămân nepublicate, potrivit lui Kyle Berean, cercetător în laboratorul Kalantar-zadeh: „Rezultatele capsulei noastre au fost semnificativ mai bune decât cele ale testului de respirație”.

Berean spune că echipa intenționează să valideze în continuare acuratețea pozițională a testării oxigenului utilizând capsule radio-marcate și imagistică PET. Și speră să deruleze un studiu mult mai amplu care implică pacienți cu tulburări intestinale pentru a vedea dacă capsula poate discrimina cu exactitate între creșterea bacteriană a intestinului subțire - în care microbii care trăiesc în mod normal în colon au migrat în amonte, provocând probleme - și alte afecțiuni.

În primul rând, totuși, trebuie să strângă bani - iar vehiculul pentru aceasta este noul lor startup format, Atmo Biosciences.

În septembrie anul trecut, Atmo a fost una dintre cele șase companii alese pentru cohorta inaugurală a ANDHealth, un nou program de accelerare australian pentru tehnologii digitale de sănătate, care oferă sfaturi de specialitate pentru începerea unei afaceri în spațiul medtech și finanțare inițială pentru servicii de consultanță. Dintre cei 55 de candidați pentru program, Atmo s-a remarcat pentru că are o „tehnologie de primă clasă cu o nevoie masivă de piață nesatisfăcută”, spune directorul general ANDHealth Bronwyn Le Grice.

„Are câteva date foarte promițătoare timpurii”, adaugă Le Grice. „Da, vor trebui să strângă capital și da, vor trebui să lanseze alte procese. Dar acest lucru are șanse foarte mari de succes. ”