Diese einnehmbare intelligente Kapsel kann die Darmgesundheit drahtlos in Echtzeit überwachen
Der menschliche Verdauungstrakt verfügt über eine Auskleidung, die verhindert, dass schädliche Stoffe wie Bakterien in den Blutkreislauf gelangen. Wenn diese Schleimhautbarriere beschädigt ist, dringen Giftstoffe und andere schädliche Stoffe in das darunter liegende Gewebe ein und verursachen verschiedene Gesundheitsprobleme. Die Schwächung dieser Barriere wird auf eine Vielzahl entzündlicher Darmerkrankungen zurückgeführt und führt zu einer erhöhten Durchlässigkeit der Darmwände.
Auch wenn Methoden wie die Endoskopie einen Einblick in die Darmgesundheit ermöglichen, gibt es bei einem solchen Ansatz zwei große Probleme. Erstens sind diese Methoden invasiv, bieten keine vollständige visuelle Analyse und erfordern einen Besuch in einem Krankenhaus. Darüber hinaus bieten sie Ärzten keinen Echtzeitüberblick über die Darmgesundheit und die damit verbundenen Risiken.
Was wäre, wenn eine einnehmbare kabellose Kapsel die Aufgabe erfüllen würde ? Genau das haben Experten der University of Maryland entwickelt. Das Team hat eine so genannte einnehmbare Bioimpedanz-Sensorkapsel zur Überwachung der inneren Darmgesundheit entwickelt. Es könnte uns durchaus über die tragbare Gesundheitserkennung hinausbringen.
Wie funktioniert diese Kapsel?
In die Kapsel ist ein flexibler Vier-Sonden-Sensor eingebettet, der mit einer leitfähigen Polymerschicht beschichtet ist. Das Gerät misst Änderungen der Impedanzpegel im Inneren und sendet die Informationen in Echtzeit über eine Bluetooth-Verbindung.
Das integrierte Lithium-Mangandioxid soll bis zu 29 Stunden Echtzeit-Darmanalyse ermöglichen. Bei der Kapsel selbst handelt es sich um ein 3D-gedrucktes Modul mit einem Durchmesser von etwa 14 Millimetern und einer Länge von etwa 28 Millimetern.
Um eine schnelle Diagnose zu ermöglichen, überträgt das Gerät Daten drahtlos und verfügt über ein LED-Licht, das aktiviert wird, um Änderungen der Durchlässigkeit im Darm anzuzeigen.
Bei ihren Versuchen mit Mäusen konnte die einnehmbare Kapsel erfolgreich zwischen gesundem und geschädigtem Magen-Darm-Gewebe unterscheiden. Es konnte subtile Vibrationen in der Durchlässigkeit der Darmwand erkennen, die ein Zeichen für eine entzündliche Darmerkrankung sind.
Ein großer Durchbruch
Das Team sagt, dass ihr einnehmbarer Sensor sogar leichte Fälle innerer Darmentzündungen mit hoher Empfindlichkeit und Stabilität erkennen kann. „Wir bestätigen, dass der Sensor gesundes und durchlässiges Gewebe auf dem Tisch und nach der Integration in das Kapselgerät unterscheiden kann“, schreibt das Team.
Die Experten konzentrieren sich nun auf Designoptimierungen, um mit klinischen Tests zu beginnen und Versuche am Menschen voranzutreiben. Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Früherkennung von Darmerkrankungen zu ermöglichen und die Tür für eine individuellere Behandlung auf nicht-invasive Weise zu öffnen.
„Diese Arbeit bedeutet einen großen Fortschritt in Richtung der Verwendung der nicht-invasiven Bioimpedanzmessung als diagnostisches Werkzeug in der Technologie zum Einnehmen und zur Identifizierung von durchlässigen Därmen“, heißt es in dem Forschungsbericht, der in der Fachzeitschrift Microsystems & Nanoengineering veröffentlicht wurde.
Insbesondere erforschen die Leute an der University of Maryland zahlreiche andere Projekte für einnehmbare Kapseln zur Gesundheits- und Wellnessforschung. Dazu gehören eine forschungsdokumentierte Methode zur gezielten Arzneimittelabgabe und eine weitere kapselbasierte Methode zur Gasdetektion .