Una capsula intelligente stampata in 3D e che è in grado di comunicare con l’esterno via Bluetooth è la soluzione pensata dai ricercatori del MIT per la messa a punto di nuove modalità di rilascio controllato e prolungato nello stomaco. “Il nostro sistema potrebbe fornire un circuito chiuso di monitoraggio e trattamento, con il segnale che permetterebbe di guidare il rilascio del farmaco e di regolare la dose somministrata”, ha commentato Giovanni Traverso, visiting professor del dipartimento di Ingegneria meccanica del MIT di Boston. L’articolo che descrive la nuova tecnologia è stato pubblicato sul numero di dicembre di Advanced Materials Technologies.

(credits: MIT/cortesia dei ricercatori)

Un sistema customizzabile che comunica in modo integrato

La nuova tecnologia è frutto di una ricerca pluriennale nel capo dei sensori ingeribili e ne riassume molte caratteristiche. La capsula può essere adattata alla necessità del caso specifico – solo per monitoraggio, solo per rilascio di farmaco o entrambi – ed è stata sviluppata in collaborazione con il Brigham and Women’s Hospital ed il partner industriale Draper. Tra le possibili applicazioni identificate dai suoi inventori vi sono anche la possibilità di identificare infezioni, allergie o altri eventi organici, e di rilasciare il medicinale necessario alla bisogna.

Non solo: il quadro clinico del paziente potrebbe venire acquisito in continuo e in modo integrato grazie al ricorso anche ad altri dispositivi di monitoraggio indossabili, ingeribili o impiantabili. La capsula, infatti, presenta anche la  possibilità di comunicare non solo con il medico che ha in cura il paziente, ma anche con gli altri dispositivi di cui fa uso il paziente stesso.

Una macchina molecolare che si dispiega nello stomaco

La forma a Y della capsula stampata in 3D si viene a formare nello stomaco, dopo ingestione, e resiste alla digestione da parte dei succhi gastrici per circa un mese prima di venire degradata. Uno dei due bracci della Y è riservato allo stoccaggio del farmaco veicolato dal dispositivo, all’interno di quattro piccole camere costruire con polimeri che si degradano in modo graduale, permettendo così il rilascio controllato. Il team di Boston ha anche annunciato di avere tra i progetti futuri un dispositivo in cui l’apertura dei compartimenti potrà essere controllata da remoto in wireless.
Sempre via Bluetooth sono trasmessi i segnali che i sensori di cui è dotata la capsula raccolgono all’interno dello stomaco, tra cui la temperatura (oggetto dello studio su AMT), il battito cardiaco e la frequenza respiratoria, trasmettendoli a uno smart device sul braccio del paziente. La trasmissione a corto raggio delle informazioni raccolte è una caratteristica voluta, in quanto secondo i ricercatori permetterebbe di aumentare la sicurezza della capsula, ponendo il dispositivo in una situazione di “auto-isolamento” che lo proteggerebbe da possibili intrusioni e attacchi esterni.

I progetti per il futuro

La tecnica di stampa 3D utilizzata per la produzione della capsula ha permesso di ottenere un device formato dall’alternanza di diversi strati di polimeri, rispettivamente, rigidi e flessibili, che alloggiano al loro interno i diversi componenti e li proteggono dall’ambiente tipicamente acido dello stomaco. Oggi alimentata con una piccola batteria, la capsula potrebbe evolvere in futuro verso versioni più innovative ed efficienti che potrebbero usare, ad esempio, l’ambiente acido dello stomaco per la produzione dell’energia necessaria al funzionamento. Sono allo studio anche nuovi sensori, che allarghino il range delle possibili applicazioni.
Secondo i ricercatori, a seconda del design del dispositivo sarebbe possibile ottenere tempi diversi di permanenza gastrica, in un’ottica di sviluppo di nuove soluzioni di medicina e diagnostica personalizzata e precoce. Una delle possibili applicazioni, ad esempio, potrebbe  riguardare i pazienti molto immunodepressi e ad alto rischio, che potrebbero così venire monitorati per identificare immediatamente l’insorgenza di un’infezione. Diagnosi a cui farebbe seguito il pronto rilascio dell’antibiotico contenuto nella capsula.

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