自供电电子药丸监测肠道化学

一项新研究的研究人员说，一种无需电池的电子药丸，可以帮助医生无线分析肠道中重要的身体化学反应中产生的分子，这是首次得到证明。来自加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的工程师团队详细介绍了这一过程他们的发现该杂志12月1日版在线刊登自然通讯．

此前，科学家已经开发出相机药片帮助医生检查肠道中的癌症和其他问题。可吞咽的电子胶囊还可以报告体温、心率以及其他生命体征，以及与炎症和饮食变化有关的气体。

然而，到目前为止，还没有一种电子药丸可以实时监测肠道中的葡萄糖(血液中发现的主要糖)和其他代谢物(在身体代谢过程中形成或起关键作用的化学物质)。相反，医生们一直在使用可能导致严重不适的程序来分析代谢物，比如将探针插入胃或肠以收集液体，而只能生成不断变化的环境的快照。

现在，研究人员发明了一种电子药丸，可以帮助实时分析肠道代谢物。

“实时数据总是更好的——我们可以使用数据进行实时干预，”该研究的联合资深作者、加州大学圣地亚哥分校的电气工程师帕特里克·默西尔说。“如果我们进行营养监测，我们可以更好地确定食物的实时摄入量，实时摄取葡萄糖到体内，等等。如果我们将我们的溶液扩展到测量pH值等其他参数，我们就可以以抗酸剂的形式进行实时量化干预。”

科学家们指出，这种药物可以帮助分析大约五分之一的人在生命的某个阶段受到胃肠道疾病的影响。这些可能包括糖尿病、炎症性肠病、肥胖和其他由涉及肠道代谢物吸收或消化的异常肠道过程引起的慢性疾病。

Mercier说:“我认为最大的收获是，这让我们看到了一扇了解身体的新窗口。”“肠道及其微生物群是人类健康不可或缺的一部分，然而，除了粪便样本或侵入性内窥镜检查外，我们没有真正的方法对其操作进行采样，这两种方法都没有捕捉到动态。研究这些动态的能力将有可能彻底改变我们对肠道微生物组的理解，并为按需个性化治疗提供机会。”

以前的大多数电子药丸都是用电池制造的。然而，电池通常含有有毒元素，可能导致严重的并发症。相比之下，新的无电池设备使用一个微小的燃料电池，它消耗肠道中的葡萄糖作为能量，同时监测葡萄糖浓度的变化。

电池一直是电子药丸设计的一个重要元素，部分原因是无线通信的功率需求;这些太空舱中使用的小天线不擅长远程传输，而且太空舱的身体可以吸收大量的电磁能量。相比之下，新设备依赖于节能磁性人体通信它利用磁场传输信号。

新药丸的外层涂层有助于保护它不受胃酸的影响，这在以前是制造电子胶囊来分析肠道代谢物的主要障碍。一旦药物脱离危害，这层涂层就会在肠道中溶解。一旦这一层消失，药丸就可以自由地监测肠道。

胶囊中使用的无电池设计和超低功耗电路有助于节省空间并实现显著的小型化。总的来说，该原型机长2.6厘米，直径0.9厘米。

科学家们在猪身上进行了实验，猪的胃肠道大小与人类相似。在吞下药片后的14小时内，该药片会持续监测血糖水平，每5秒钟传输一次数据，持续2到5小时。

如果医生能在人体上使用这种药片，“我们就能实时研究人体摄入食物时的葡萄糖吸收情况，”Mercier说。“这在营养、糖尿病等方面的应用可能非常有趣。”

研究人员现在计划缩小这种药片，使其更容易下咽，有可能用于人类。此外，他们的目标是增加更多的传感器，以“实现各种其他有趣的临床应用，亚博排列五投注网站”Mercier说。“临床应用潜力巨大。”