Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали безбатарейную биосенсорную систему в форме таблетки, предназначенную для непрерывного мониторинга среды кишечника. Это впервые дает возможность отслеживать метаболиты в режиме реального времени.
Принимаемый внутрь датчик, работающий на биотопливе, облегчает доступ к исследованиям тонкого кишечника. Это упрощает мониторинг уровня глюкозы и обеспечивает непрерывные результаты. Эти измерения являются важным компонентом отслеживания общего состояния желудочно-кишечного тракта, важным фактором в изучении питания, диагностике и лечении различных заболеваний, предотвращении ожирения, отмечают авторы разработки.
Строение умной таблетки для мониторинга кишечника. Изображение: Ernesto De la Paz et al., Nature Communications
Биодатчик представляет собой интегрированную схему, которая состоит из биосенсора, собирающего данные, автономной системы сбора энергии и беспроводного передатчика, которые передает данные. Прототип умной таблетки имеет длину 2,6 см и диаметр 0,9 см. Исследователи протестировали ее только у свиней, у которых размер желудочно-кишечного тракта такой же, как у человека.
Разработка стала возможной благодаря биотопливному элементу глюкозы, который использует внутренние ресурсы для работы, отмечают исследователи.
Устройство использует глюкозу, присутствующую в кишечнике, в качестве биотоплива для питания. Заставить все это работать с помощью сверхмаломощной электроники и стабильного, но небольшого биотопливного элемента на глюкозе было серьезной технической задачей, которую мы решили.
Патрик Мерсье, профессор электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете и соавтор исследования
Старые методы прямого наблюдения за внутренней частью тонкой кишки могут вызывать значительный дискомфорт у пациентов, генерируя только отдельные короткие записи данных постоянно меняющейся среды. Напротив, этот биосенсор обеспечивает доступ к непрерывным показаниям данных с течением времени, говорят ученые. Они полагают, что новое устройство упростит исследования тонкого кишечника, изучение его микробиома и лечение заболеваний.
