قرص‌های هوشمند فردا: داروها را می‌رسانند و بیوپسی می‌گیرند

جهانی - خبرگزاری اخباری

قرص‌های هوشمند فردا: داروها را می‌رسانند و بیوپسی می‌گیرند

آینده‌ای را تصور کنید که در آن یک قرص ساده نه تنها می‌تواند داروهای نجات‌بخش را برساند، بلکه به عنوان یک آزمایشگاه تشخیص مینیاتوری و ابزار جراحی در بدن شما عمل کند. این مفهوم به ظاهر آینده‌نگرانه به سرعت در حال تبدیل شدن به یک واقعیت ملموس است که آماده است تا مراقبت‌های بهداشتی گوارشی را با ارائه بینش و دقت بی‌سابقه در درمان بیماری‌هایی که میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهند، متحول کند.

برای دهه‌ها، کاوش در اسرار روده انسان کاری ناخوشایند، اغلب تهاجمی و پرهزینه بوده است. روش‌هایی مانند آندوسکوپی و سی‌تی اسکن، اگرچه حیاتی هستند، نیاز به آماده‌سازی قابل توجه بیمار، آرام‌بخش و خطرات ذاتی دارند. علاوه بر این، درمان‌های دارویی سنتی اغلب بر کل بدن تأثیر می‌گذارند و منجر به عوارض جانبی ناخواسته می‌شوند، در حالی که تنها یک ناحیه خاص از دستگاه گوارش (GI) نیاز به توجه دارد. ظهور الکترونیک‌های قابل بلع، نوید یک تغییر پارادایم را می‌دهد که مراقبت‌های بهداشتی را از مداخلات گسترده به راه‌حل‌های بسیار هدفمند و بیمارپسند منتقل می‌کند.

محققان فعالانه در حال پیگیری توسعه «کپسول‌های هوشمند» هستند – دستگاه‌هایی کوچک‌تر از یک مولتی‌ویتامین که می‌توانند بلعیده شوند، در سیستم گوارش حرکت کنند و وظایف پیچیده را انجام دهند. این کپسول‌های پیشرفته برای بررسی دقیق سلامت بافت‌ها، یافتن تغییرات سرطانی اولیه و ارسال داده‌های حیاتی مستقیماً به متخصصان پزشکی طراحی شده‌اند. فراتر از تشخیص، آنها می‌توانند داروها را دقیقاً در محل بیماری آزاد کنند یا حتی نمونه‌های کوچک بیوپسی را جمع‌آوری کنند، همه اینها قبل از اینکه بی‌ضرر از بدن خارج شوند، نیاز به روش‌های تهاجمی‌تر را از بین می‌برند.

مسیر به سوی این کپسول‌های خودکار از اواخر دهه 1950 آغاز شد، زمانی که محققان برای اولین بار با دستگاه‌های بلعیدنی ابتدایی برای ثبت داده‌های فیزیولوژیکی اساسی مانند دما یا pH درون دستگاه گوارش آزمایش کردند. فرهنگ عامه، به ویژه فیلم *سفر شگفت‌انگیز* سال 1966، تخیل عمومی را در مورد مداخلات پزشکی مینیاتوری شده برانگیخت. با این حال، واقعیت بالینی تا اوایل دهه 2000 با ورود آندوسکوپی کپسولی ویدیویی، که نمونه بارز آن محصولاتی مانند PillCam بود، عقب ماند. این دستگاه‌های غیرفعال، مجهز به دوربین و فرستنده، انقلابی در تصویربرداری از روده کوچک ایجاد کردند، ناحیه‌ای که با آندوسکوپ‌های سنتی دسترسی به آن به طور بدنامی دشوار است.

امروزه، آندوسکوپی کپسولی یک ابزار روتین در گوارش‌شناسی است؛ دستگاه‌های بلعیدنی می‌توانند اسیدیته، دما یا غلظت گاز را اندازه‌گیری کنند. و محققان با نمونه‌های اولیه آزمایشی که داروها را می‌رسانند یا میکروبیوم را تجزیه و تحلیل می‌کنند، بیشتر پیش می‌روند. به عنوان مثال، تیم‌هایی از دانشگاه تافتس در ماساچوست و دانشگاه پوردو در ایندیانا، روی دستگاه‌هایی با پوشش‌های قابل حل و مکانیزم‌هایی برای جمع‌آوری نمونه‌های مایع برای مطالعات میکروبیوم روده کار می‌کنند.

با این حال، همه این دستگاه‌ها غیرفعال هستند. آنها با یک تایمر یا با قرار گرفتن در معرض pH خنثی روده فعال می‌شوند، اما با شرایط در زمان واقعی سازگار نمی‌شوند. گام بعدی نیاز به کپسول‌هایی دارد که بتوانند نشانگرهای زیستی را حس کنند، تصمیم بگیرند و اقدامات خاصی را تحریک کنند – از سخت‌افزار هوشمند به «قرص‌های هوشمند» واقعاً خودکار حرکت کنند. اینجاست که کار ما وارد می‌شود.

از سال ۲۰۱۷، MSAL دستگاه‌های بلعیدنی را با هدف ایجاد تأثیر فوری در مراقبت‌های بهداشتی به جلو رانده است. این گروه بر میراث جامعه MEMS در ریزساخت، حسگرها و یکپارچه‌سازی سیستم بنا نهاد، در حالی که از ابزارهای جدیدی مانند چاپ سه‌بعدی و موادی مانند پلیمرهای زیست‌سازگار بهره برد. این پیشرفت‌ها امکان نمونه‌سازی سریع‌تر و کوچک‌تر کردن دستگاه‌ها را فراهم کرده و موجی از نوآوری در دستگاه‌های پوشیدنی، ایمپلنت‌ها و اکنون دستگاه‌های بلعیدنی را ایجاد کرده است. امروزه، MSAL با مهندسان، پزشکان و دانشمندان داده همکاری می‌کند تا این کپسول‌ها را از میز آزمایشگاه به آزمایش‌های دارویی منتقل کند.

به عنوان اولین قدم، در سال ۲۰۱۷، ما به طراحی کپسول‌های حاوی حسگر پرداختیم که بتوانند به طور قابل اعتماد به روده کوچک برسند و زمان رسیدن خود را نشان دهند. چالش دیگر این بود که حسگرهایی که روی میز آزمایشگاه خوب کار می‌کنند، ممکن است در داخل روده، جایی که تغییرات pH، رطوبت، آنزیم‌های گوارشی و شرایط کم اکسیژن می‌توانند اجزای حسگر معمولی را تخریب کنند، با مشکل مواجه شوند.

اولین نمونه اولیه ما فناوری حسگر MEMS را برای تشخیص سطوح غیرطبیعی آنزیم در دوازدهه که با عملکرد پانکراس مرتبط است، تطبیق داد. حسگر و الکترونیک مرتبط با آن در یک پوسته زیست‌سازگار و چاپ سه‌بعدی شده که با پلیمرهایی پوشانده شده بود که فقط در سطوح pH خاصی حل می‌شدند، محصور شده بودند. این استراتژی می‌تواند روزی برای تشخیص نشانگرهای زیستی در ترشحات پانکراس برای تشخیص سرطان در مراحل اولیه استفاده شود.

آن اولین تلاش با یک دستگاه غیرفعال، اصول طراحی کپسول را به ما آموخت و دریچه‌ای به روی کاربردهای جدید گشود. از آن زمان، ما حسگرهایی را توسعه داده‌ایم که می‌توانند نشانگرهای زیستی مانند گاز سولفید هیدروژن، انتقال‌دهنده‌های عصبی مانند سروتونین و دوپامین، و بیوامپدانس – معیاری برای سهولت عبور یون‌ها از بافت روده – را ردیابی کنند تا نوری بر میکروبیوم روده، التهاب و پیشرفت بیماری بیفکنند. به موازات این، ما بر روی دستگاه‌های فعال‌تر کار کرده‌ایم: ابزارهای مبتنی بر کپسول برای آزادسازی کنترل‌شده دارو و بیوپسی بافت، با استفاده از محرک‌های کم‌مصرف برای تحریک حرکات مکانیکی دقیق در داخل روده.

مانند تمام دستگاه‌ها و درمان‌های پزشکی جدید، الکترونیک‌های بلعیدنی با موانع زیادی روبرو هستند قبل از اینکه به بیماران برسند – از کسب اعتماد پزشکان و تأیید بیمه تا اثبات مزایای واضح، ایمنی و قابلیت اطمینان. بسته‌بندی یک تمرکز خاص است، زیرا کپسول‌ها باید به راحتی بلعیده شوند اما به اندازه کافی بادوام باشند تا در برابر اسید معده مقاومت کنند. این حوزه به طور پیوسته ایمنی و قابلیت اطمینان را ثابت می‌کند و زبان آن را به طور خودکار از این گزینه‌ها شناسایی می‌کند.

خبرگزاری اخباری