3D drukowane kapsułki dostarczają leki i komunikują się przez Bluetooth

Jednym z najciekawszych osiągnięć w medycynie jest możliwość dostosowywania leków, a drukowanie 3D odegrało dużą rolę w rozwoju tego rodzaju zdolności pacjenta. W fascynującej zbieżności wielu form technologii - w tym druku 3D - naukowcy z MIT, Draper University i Brigham oraz Women's Hospital opracowali drukowaną kapsułkę z nadrukiem 3D, którą można kontrolować za pomocą technologii Bluetooth. Kapsułka, która może być dostosowana do dostarczania leków, odczuwania warunków środowiskowych lub obu, może siedzieć w żołądku pacjenta przez co najmniej miesiąc. Może również przekazywać informacje i odpowiadać na instrukcje ze smartfona.

Według naukowców, te kapsułki mogą być używane do dostarczania leków do leczenia różnych chorób, szczególnie tych, w których leki muszą być zajęte długi okres czasu. Można je również zaprojektować tak, aby wyczuwały takie rzeczy jak infekcje lub reakcje alergiczne, a następnie wyzwalały lek w odpowiedzi.

"Nasz system może zapewnić monitorowanie i leczenie w pętli zamkniętej, dzięki czemu sygnał może pomóc w dostarczeniu lek lub dostrajanie dawki leku ", powiedział dr Giovanni Traverso, wizytujący naukowiec z wydziału mechanicznego MIT, gdzie dołączy do wydziału w 2019 roku.

Kapsułki zostały zaprojektowane do pracy z Internetem przedmiotów, potencjalnie komunikując się z innymi nadającymi się do noszenia i wszczepianymi urządzeniami medycznymi, które mogłyby następnie przekazywać informacje do smartfona pacjenta lub lekarza.

"Jesteśmy podekscytowani demonstracją drukowania 3D i tym, jak Integrazujące technologie mogą pomóc ludziom poprzez nowe urządzenia, które ułatwiają mobilne aplikacje zdrowotne "- powiedział Robert Langer, ScD, profesor Instytutu David H. Koch i członek Instytutu Badań nad Integracyjnym Badaniem Raka w MIT.

robić udokumentowane w artykule zatytułowanym "3D-Printed Gastric Resident Electronics." Od kilku lat zespół badawczy pracuje nad rozwojem czujników dożylnych i kapsułek z lekami, które mogą zastąpić leki długoterminowe, które obecnie należy wstrzykiwać. Można je również stosować w przypadku chorób takich jak HIV i malaria, które stosują bardzo rygorystyczne schematy dawkowania leków.

W 2016 r. Zespół badawczy zaprojektował kapsułę w kształcie gwiazdy z sześcioma ramionami, które się złożyły, zanim zostaną zamknięte w gładka kapsułka. Po tym, jak pacjent połknie kapsułkę, rozpuszcza się i ramiona rozszerzają się, umożliwiając jej umieszczenie w żołądku. WW nowym badaniu naukowcy opracowali podobne urządzenie, które rozszerza się do kształtu litery Y, umożliwiając mu pozostanie w żołądku przez około miesiąc przed rozstaniem. Jedno z ramion Y zawiera cztery małe przedziały, które można załadować różnymi lekarstwami, zapakowanymi w polimery, które pozwalają na ich stopniowe uwalnianie przez kilka dni. Naukowcy są przekonani, że mogą zaprojektować przedziały, które będą otwierane zdalnie przez Bluetooth.

Urządzenie może również przenosić czujniki monitorujące środowisko żołądkowe i wysyłać informacje za pośrednictwem sygnału bezprzewodowego. W poprzedniej pracy naukowcy stworzyli czujniki, które mogą wykrywać objawy życiowe, takie jak częstość akcji serca i częstość oddechów. W nowym badaniu zaprojektowali kapsułę, aby móc monitorować temperaturę i przekazywać tę informację do smartfona w zasięgu ręki.

"Ograniczony zakres połączeń jest pożądanym ulepszeniem bezpieczeństwa" - powiedział główny autor Yong Lin Kong, Ph.D, były postokokator MIT, obecnie adiunkt w University of Utah. "Samoizolacja siły sygnału bezprzewodowego w fizycznej przestrzeni użytkownika może ochronić urządzenie przed niechcianymi połączeniami, zapewniając fizyczną izolację dla dodatkowej ochrony i ochrony prywatności."

Drukowanie 3D umożliwiło naukowcom włączenie wielu komponentów do kapsułek i do tworzenia kapsułek z naprzemiennych warstw sztywnych i elastycznych polimerów, które pomagają im wytrzymać kwaśne środowisko żołądka.

"Multimaterials Druk 3D to wysoce uniwersalna technologia wytwarzania, która może tworzyć unikalne wieloskładnikowe architektury i funkcjonalne urządzenia, których nie można wyprodukować przy użyciu konwencjonalnych technik produkcyjnych "- powiedział dr Kong Kong. "Potencjalnie możemy stworzyć spersonalizowaną, strawną elektronikę, w której okres zamieszkania żołądka może być dostosowany w oparciu o konkretną aplikację medyczną, co może doprowadzić do spersonalizowanej diagnostyki i leczenia, która jest powszechnie dostępna." CD3D .

Obecnie urządzenie jest zasilane małą baterią tlenku srebra, ale naukowcy badają możliwość zastąpienia baterii alternatywnymi źródłami zasilania, takimi jak antena zewnętrzna lub nawet kwas żołądkowy. Pracują również nad opracowaniem innych typów czujników, które można włączyć do kapsuł. Przetestowali już czujnik temperatury u świń i sądzą, że mogą rozpocząć testowanieurządzenia na ludziach w ciągu dwóch lat. Firma została utworzona w celu opracowania technologii dla ludzi.

Autorami publikacji są Yong Lin Kong, Xingyu Zou, Caitlin A. McCandler, Ameya R. Kirtane, Shen Ning, Jianlin Zhou, Abubakar Abid , Mousa Jafari, Jaimie Rogner, Daniel Minahan, Joy E. Collins, Shane McDonnell, Cody Cleveland, Taylor Bensel, Siid Tamang, Graham Arrick, Alla Gimbel, Tiffany Hua, Udayan Ghosh, Vance Soares, Nancy Wang, Aniket Wahane, Alison Hayward , Shiyi Zhang, Brian R. Smith, Robert Langer i Giovanni Traverso.