Таблетка-лаборатория: вот как она следит за вашим здоровьем изнутри

Забудьте об инвазивных исследованиях. Учёные из Калифорнийского технологического института создали PillTrek — «лабораторную таблетку», которую можно проглотить, и которая проходит через пищеварительный тракт, измеряя ключевые биомаркеры, такие как глюкоза, pH и серотонин, в режиме реального времени. Эта технология может произвести революцию в диагностике таких заболеваний, как диабет и воспаление кишечника.

Здоровье кишечника, которое всё чаще признают основополагающим фактором общего благополучия, вот-вот будет изучаться с невиданной ранее глубиной. Исследователи из престижного Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали беспроводную интеллектуальную капсулу PillTrek – миниатюрную «лабораторию в таблетке», предназначенную для приёма внутрь и мониторинга состояния желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) изнутри в режиме реального времени.

Это нововведение, опубликованное в журнале Nature Electronics, обещает заменить дорогостоящие, инвазивные и часто неудобные методы диагностики, такие как эндоскопия или компьютерная томография, предлагая беспрецедентную возможность заглянуть в сложные химические процессы, происходящие в нашей пищеварительной системе.

PillTrek — это крошечная капсула диаметром всего 7 мм и длиной 25 мм, что меньше, чем у многих коммерческих капсульных эндоскопических камер. Несмотря на свои размеры, она оснащена миниатюрной электрохимической рабочей станцией, маломощной электроникой и набором датчиков, способных измерять широкий спектр биомаркеров, критически важных для здоровья.

После проглатывания с водой капсула проходит через пищевод, желудок и кишечник, передавая собранные данные по беспроводной связи в мобильное приложение. Это позволяет врачам и пациентам в режиме реального времени наблюдать за изменениями различных показателей по всему пищеварительному тракту.

Универсальность — одна из ключевых особенностей PillTrek. Платформа разработана с учётом возможности реконфигурации, что позволяет менять датчики в соответствии с конкретными потребностями пациента. В настоящее время капсула может измерять:

• pH и температура: основные показатели кишечной среды.
• Глюкоза: необходима для мониторинга диабета и метаболического синдрома.
• Электролиты и метаболиты: такие как короткоцепочечные жирные кислоты, которые являются индикаторами метаболического синдрома.
• Гормоны и нейротрансмиттеры: включая серотонин и дофамин, которые не только влияют на настроение, но и играют важную роль в работе кишечника.
• Цитокины: ключевые биомаркеры для выявления и мониторинга воспаления, например, при болезни Крона или язвенном колите.

Команда Калифорнийского технологического института уже успешно протестировала PillTrek на кроликах, где прибор точно измерял уровень pH, температуры, глюкозы и серотонина.

«Принимаемые внутрь капсулы обладают значительным потенциалом в диагностике, мониторинге и лечении хронических заболеваний, но возможности предыдущих устройств были весьма ограничены. Эта работа — важный шаг на пути к созданию устройств, которые могут предоставлять пациентам и врачам значимую медицинскую информацию», — Азита Эмами, соавтор исследования и профессор Калифорнийского технологического института.

Появление PillTrek может ознаменовать конец целой эпохи в гастроэнтерологии. Такие процедуры, как эндоскопия, требующая седации и введения инструментов в организм, или анализ кала, дающий лишь ограниченную картину состояния и не работающий в режиме реального времени, могут быть дополнены или даже заменены этой менее инвазивной и более комплексной технологией.

Преимущества очевидны:

• Неинвазивный и комфортный: проглатывается как витамин, без необходимости применения седации или неприятных процедур.
• Непрерывные данные в режиме реального времени: в отличие от выборочных тестов PillTrek обеспечивает долгосрочный мониторинг движения препарата по пищеварительной системе.
• Доступ к труднодоступным участкам: позволяет визуализировать и анализировать части тонкой кишки, которые труднодоступны для традиционных эндоскопов.
• Потенциал низкой стоимости: датчики изготавливаются с использованием недорогой технологии 3D-печати, что может сделать технологию доступной в широких масштабах.

Команда Калифорнийского технологического института уже работает над следующим поколением PillTrek, стремясь сделать его ещё компактнее и снизить энергопотребление, чтобы продлить срок его действия в организме. Хотя путь к клиническим испытаниям на людях и получению разрешения регулирующих органов может занять несколько лет, эта разработка знаменует собой поворотный момент.

PillTrek — это не просто новый медицинский гаджет; это новый способ познания нашего организма. Предоставляя нам возможность «слушать» химические процессы, происходящие в кишечнике, эта технология открывает путь к ранней диагностике, более персонализированному лечению и более глубокому пониманию связи между здоровьем кишечника и общим благополучием.