Cápsula futurista puede ingerirse, ser guiada y activada para detectar, monitorear y tratar problemas gastrointestinales crónicos

Unos 3,1 millones de personas en los EUA padecen trastornos autoinmunes gastrointestinales (GI) crónicos, como la enfermedad inflamatoria intestinal, la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. La ciencia médica ha logrado avances importantes en las últimas décadas, en gran parte a través de terapias “sistémicas” como píldoras, inyecciones e infusiones. Desafortunadamente, a medida que estas terapias se difunden por todo el cuerpo, su eficacia también disminuye. La medicina no puede dirigirse a las lesiones inflamatorias que caracterizan estas enfermedades intestinales, y los tratamientos producen efectos secundarios sustanciales. Las cápsulas pueden realizar imágenes gastrointestinales, detección de gases, biopsia de lesiones y administración de medicamentos, y se pueden controlar de forma remota a través de Wi-Fi y una aplicación de teléfono. Aún así, ha persistido un problema: cómo mantener la cápsula en su lugar para administrar el medicamento en medio de la agitación constante del sistema digestivo.

Ahora, investigadores de la Universidad de Maryland (College Park, MD, EUA) han desarrollado una nueva cápsula futurista que se puede ingerir, ser guiada y activada para detectar, monitorear y tratar problemas crónicos en el tracto gastrointestinal. Los investigadores han demostrado un actuador de resorte diminuto que puede anclar la cápsula, lo que le permite entregar un depósito de fármaco en ubicaciones planificadas en el tracto gastrointestinal. Con la capacidad de permanecer en su lugar durante un período sostenido de tiempo, la cápsula puede administrar múltiples dosis de medicamentos según sea necesario.

La nueva investigación presenta el actuador de resorte termomecánico imprimible en 3D, un mecanismo que funciona con las tecnologías de comunicación y detección basadas en cápsulas ingeribles existentes y permite el tratamiento basado en biomarcadores GI detectados y comandos externos, que se pueden administrar a través de Bluetooth. El actuador se combina con la primera aplicación de la tecnología de microagujas de púas biomiméticas de Ghodssi, conocida como SMAD, siglas en inglés para Depósito de Fármacos de Anclaje de Microagujas Espinosas. Cuando llega el momento de desplegar el resorte y propulsar su carga útil de medicamentos terapéuticos, el diminuto elemento de calentamiento resistivo de la cápsula derrite un material llamado policaprolactona que lo mantiene en su lugar. Luego, el SMAD se libera del resorte para proporcionar un suministro prolongado de fármaco terapéutico de disolución a lesiones específicas.

“Nuestra innovación es un ejemplo temprano del uso de métodos de fabricación híbridos que combinan la impresión 3D con la microfabricación tradicional para crear dispositivos nuevos e impactantes”, dijo el primer autor Joshua Levy, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales. “Esperamos que nuestro trabajo ayude a formar la base de nuevas formas de tratamiento, y que estos dispositivos finalmente conduzcan a mejores terapias”.

"Esperamos que nuestra tecnología emergente de cápsulas no invasivas pueda poner otra herramienta en el botiquín médico, una con menos efectos secundarios y una mejor eficacia dirigida", dijo el profesor Reza Ghodssi, cuyo laboratorio de sensores y actuadores MEMS (ECE/ISR) ha estado trabajando en el desarrollo de cápsulas durante cinco años. “Nuestro trabajo aborda solo una de las áreas de investigación prometedoras para esta tecnología. Creemos que el desarrollo de cápsulas ingeribles es una frontera de la investigación que requiere un equipo interdisciplinario de médicos, ingenieros, biólogos y analistas de datos para resolver”.

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Universidad de Maryland