Píldoras inteligentes proporcionan monitoreo 3D en tiempo real de la salud gastrointestinal

El gas producido en los intestinos cuando las bacterias digieren los alimentos puede proporcionar información valiosa sobre la salud de una persona. Actualmente, para medir los gases del tracto gastrointestinal (GI), los médicos utilizan métodos como la recolección de flatos y la recolección de tubos intestinales, o métodos indirectos como pruebas de aliento y análisis de heces. Las cápsulas ingeribles, que son tragadas por el paciente, ofrecen una alternativa prometedora, aunque todavía no se ha perfeccionado ninguna tecnología para la detección precisa de gases en este formato. Ahora, los avances recientes en la electrónica portátil y la inteligencia artificial (IA) han llevado a la creación de sensores ingeribles que no sólo detectan los gases estomacales sino que también rastrean su ubicación en tiempo real.

Investigadores de la Universidad del Sur de California (Los Ángeles, CA, EUA) han diseñado píldoras "inteligentes" equipadas con sensores que, una vez ingeridas, pueden detectar gases relacionados con afecciones como la gastritis y el cáncer gástrico. Estas píldoras inteligentes también se pueden rastrear con precisión a través de un sistema portátil recientemente desarrollado. Esta innovación marca un avance significativo en la tecnología ingerible, actuando potencialmente como un "Fitbit para el intestino" y ayudando a la detección temprana de enfermedades. Aunque los sensores portátiles son muy prometedores en el seguimiento de las funciones corporales, el seguimiento de dispositivos ingeribles dentro del cuerpo ha sido un desafío. Sin embargo, con nuevos avances en miniaturización de materiales y electrónica, así como protocolos innovadores desarrollados por el equipo de la USC, los investigadores han demostrado con éxito la capacidad de rastrear específicamente las ubicaciones de los dispositivos dentro del tracto gastrointestinal.

La primera innovación consiste en una bobina portátil incrustada en una camiseta que crea un campo magnético. Este campo, cuando se combina con una red neuronal entrenada, permite la ubicación precisa de la cápsula dentro del cuerpo. Según los investigadores, esta capacidad mediante un dispositivo portátil no se había demostrado antes. La segunda innovación implica el desarrollo de un nuevo material sensor. Las cápsulas no sólo están equipadas con componentes electrónicos para el seguimiento, sino que también cuentan con una "membrana sensora óptica" que es sensible a gases específicos. Esta membrana consta de materiales que alteran su comportamiento electrónico en presencia de gas amoníaco, lo que es indicativo de H. pylori, una bacteria intestinal que, cuando está elevada, puede indicar afecciones como úlceras pépticas, cáncer gástrico o síndrome del intestino irritable. Por lo tanto, la detección de este gas sirve como indicador para la detección temprana de enfermedades.

El equipo de la USC ha probado este dispositivo ingerible en varios entornos, incluidos entornos líquidos y simulaciones de un intestino bovino. El sistema combinado que comprende el dispositivo ingerible y la bobina portátil es compacto y práctico, lo que abre el camino para su aplicación en la salud humana. El dispositivo se encuentra actualmente en proceso de patente y la siguiente fase consiste en realizar pruebas con modelos porcinos. Más allá de su uso para la detección temprana de úlceras pépticas, gastritis y cánceres gástricos, existe la posibilidad de controlar la salud del cerebro gracias al eje cerebro-intestino. Los neurotransmisores ubicados en el intestino y su regulación están relacionados con enfermedades neurodegenerativas. El objetivo final de la investigación del equipo de la USC es centrarse en la salud del cerebro y también están explorando métodos no invasivos para detectar neurotransmisores asociados con las enfermedades de Parkinson y Alzheimer.

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Laboratorio Khan de la Universidad del Sur de California