Μια μικρή μπαταρία από υλικά που μπορούν να απορροφηθούν από τον οργανισμό δίνει ρεύμα σε καταπόσιμες ιατρικές συσκευές και στη συνέχεια διαλύεται. Η τεχνολογία έχει δοκιμαστεί μέχρι στιγμής σε χοίρους, αλλά ανοίγει έναν δρόμο για ηλεκτρονικά χάπια που δεν θα χρειάζεται να ανακτηθούν.
Γιατί χρειάζονται διαφορετικές μπαταρίες
Οι κάψουλες με ηλεκτρονικά μπορούν να παρακολουθούν τη διέλευση ενός φαρμάκου ή να παρέχουν θεραπευτικά ερεθίσματα μέσα στο πεπτικό σύστημα. Η τροφοδοσία τους, όμως, παραμένει δύσκολο ζήτημα: μια συμβατική μπαταρία μπορεί να προκαλέσει χημικά εγκαύματα αν σπάσει, ενώ το περίβλημα και τα μέταλλά της δεν είναι σχεδιασμένα για να παραμένουν με ασφάλεια στο σώμα.
Η ερευνητική ομάδα του Giovanni Traverso στο MIT σχεδίασε μια βιοαπορροφήσιμη μπαταρία από μαγνήσιο και τριοξείδιο του μολυβδαινίου (Mg–MoO₃). Τα δύο υλικά λειτουργούν ως ηλεκτρόδια και, σε μικρές ποσότητες, είναι στοιχεία που ο οργανισμός μπορεί να διαχειριστεί. Ο ηλεκτρολύτης είναι ένα βιοδιασπώμενο ιοντικό υγρό, ενώ η κατασκευή καλύπτεται από υλικά με βάση την κυτταρίνη και φυσικά κεριά.
Από το «χαρτί» στην κάψουλα
Το εξωτερικό στρώμα θυμίζει βρώσιμο χαρτί ρυζιού. Η κυτταρίνη δίνει στη μπαταρία την απαραίτητη μηχανική στήριξη και διαλύεται σταδιακά. Το κερί επιβραδύνει την επίδραση των γαστρικών υγρών, ώστε η πηγή ενέργειας να λειτουργήσει για το απαιτούμενο χρονικό διάστημα πριν αρχίσει να αποσυντίθεται.
Σε πειράματα με προσομοιωμένο γαστρικό υγρό, οι μπαταρίες άρχισαν να αποσυναρμολογούνται μέσα σε περίπου δύο εβδομάδες και διαλύθηκαν πλήρως σε διάστημα μερικών μηνών. Η μπαταρία έφτασε σε τάση ανοικτού κυκλώματος 1,84 volt, αρκετή για εφαρμογές μικρής ηλεκτρονικής ισχύος. Ο χρόνος λειτουργίας δεν σημαίνει ότι η κάψουλα πρέπει να παραμείνει για μήνες στο σώμα: οι καταπόσιμες συσκευές έχουν σχεδιαστεί να διέρχονται από το πεπτικό σύστημα πολύ νωρίτερα.
Δύο δοκιμές σε χοίρους
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν την μπαταρία σε δύο διαφορετικές συσκευές. Η πρώτη περιλάμβανε ετικέτα αναγνώρισης μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RFID), ώστε να μεταδίδει σήμα σε εξωτερικό αναγνώστη και να επιτρέπει την παρακολούθηση της θέσης μιας κάψουλας — μια λειτουργία που θα μπορούσε να βοηθήσει στην επιβεβαίωση ότι ένα φάρμακο πέρασε από το σώμα.
Η δεύτερη συσκευή χρησιμοποιήθηκε για ηλεκτρική διέγερση του στομάχου. Σε χοίρους, η διέγερση προκάλεσε αύξηση της γκρελίνης, μιας ορμόνης που συνδέεται με την πείνα. Η προσέγγιση ανήκει στην κατηγορία των ηλεκτροφαρμάκων και ερευνάται ως πιθανή, λιγότερο επεμβατική μέθοδος ρύθμισης της επικοινωνίας εντέρου–εγκεφάλου.
Υπόσχεση, όχι ακόμη ιατρικό προϊόν
Το σημαντικό βήμα είναι ότι η μπαταρία δεν έμεινε σε εργαστηριακή επίδειξη: τροφοδότησε ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά μέσα σε ζωντανό οργανισμό. Παρ’ όλα αυτά, τα αποτελέσματα σε χοίρους δεν ισοδυναμούν με κλινική ασφάλεια ή αποτελεσματικότητα σε ανθρώπους.
Πριν από οποιαδήποτε χρήση σε ασθενείς, θα χρειαστούν μεγαλύτερες μελέτες, λεπτομερής έλεγχος των προϊόντων αποδόμησης, προβλέψιμη συμπεριφορά σε διαφορετικές συνθήκες του πεπτικού συστήματος και αξιόπιστη παραγωγή σε ιατρική κλίμακα. Η εργασία δείχνει κυρίως ότι μια καταπόσιμη συσκευή μπορεί να πάρει ενέργεια από μια πηγή που δεν χρειάζεται να μείνει για πάντα μέσα στο σώμα.
Πηγή: Nature και η πρωτότυπη μελέτη στο Nature Chemical Engineering.