В MIT создали разбухающую таблетку, которая будет контролировать желудок в течение месяца

Инженеры из MIT разработали глотательную таблетку, похожую на желе, которая, достигнув желудка, быстро набухает до размера шарика для пинг-понга. В таблетку, достаточно большую, чтобы оставаться в желудке в течение долгого времени, встроен датчик, который непрерывно отслеживает температуру желудка на протяжении 30 дней. При необходимости устройство можно удалить из желудка: для этого пациент должен выпить раствор кальция, который сожмет таблетку до первоначального размера, что позволит ей благополучно выйти из организма. Об этом изобретении сообщается на сайте университета.

Таблетка изготовлена из двух типов гидрогелей — смеси полимеров и воды, — которые напоминают по консистенции желе. Эта комбинация позволяет таблеткам быстро набухать в желудке, не испытывая угрозы в кислой среде. Препарат на основе гидрогеля гораздо мягче и более долговечен, чем современные питаемые сенсоры, которые могут либо оставаться в желудке только в течение нескольких дней, либо изготовлены из твердых пластмасс или металлов, которые гораздо грубее, чем желудочно-кишечный тракт.

Сегодня, когда ученые пытаются разработать быстро набухающие гели, они обычно прибегают к диффузии, позволяя воде постепенно диффундировать в сеть гидрогеля. Но для раздувания до нужного размера требуются часы или даже дни — это больше, чем время опорожнения желудка. Вместо этого исследователи из MIT искали способы создания пилюли из гидрогеля, которая могла бы раздуваться гораздо быстрее — со скоростью, сравнимой со скоростью испуганных иглобрюхих рыб.

В результате ученые пришли к конструкции, которая напоминает небольшую, похожую на желе капсулу, сделанную из двух гидрогелевых материалов. Внутренний материал содержит полиакрилат натрия — частицы сверхадсорбента, которые используются, например, в подгузниках — из-за их способности быстро впитывать жидкость и раздуваться. 

Исследователи, однако, понимали, что, если сделать таблетку только из этих частиц, она бы немедленно распалась и вышла бы из желудка. Поэтому они разработали второй, защитный слой гидрогеля для инкапсуляции быстро набухающих частиц. Эта наружная мембрана сделана из множества наноскопических кристаллических цепочек, каждая из которых сложена поверх другой.

В лаборатории исследователи окунули таблетку в различные растворы воды и жидкости, схожие по составу с желудочным соком, и обнаружили, что таблетка раздулась в 100 раз по сравнению с первоначальным размером примерно за 15 минут — намного быстрее, чем существующие набухающие гидрогели. Чтобы проверить прочность таблетки, исследователи механически сжимали ее тысячи раз, при усилиях, даже превышающих те, которые пилюля может испытать от регулярных сокращений в желудке.

Наконец, они встроили туда небольшие датчики температуры и протестировали на свиньях, желудочно-кишечный тракт которых очень похож на человеческий. Позже команда извлекла датчик температуры из экскрементов свиней, а после его изучения обнаружила, что датчик способен точно отслеживать дневную активность животных до 30 дней.

В будущем исследователи предполагают, что таблетки могут безопасно доставлять в желудок несколько различных датчиков — например, для контроля уровня pH или признаков определенных бактерий или вирусов.