Desarrollan un dispositivo que podría rastrear úlceras, cánceres y otras afecciones gastrointestinales

MADRID, 25 (EUROPA PRESS)

Los ingenieros del Instituto de Tecnologías de Massachusetts (MIT) han diseñado una píldora que se ingiere, similar a la gelatina que, al llegar al estómago, rápidamente se hincha como una pelota de ping-pong suave, blanda y "lo suficientemente grande para permanecer en el estómago durante un largo período de tiempo".

Esta píldora hinchable contiene un sensor que monitoriza la temperatura del estómago durante 30 días. Si la píldora necesita ser expulsada del estómago, el paciente puede tomar una solución de calcio para reducir la píldora a su tamaño original y que así esta salga del cuerpo de forma segura.

La nueva píldora está creada por dos tipos de hidrogeles, mezclas de polímeros y agua parecidos a la gelatina. Esta combinación permite que la píldora se hinche rápidamente en el estómago mientras que permanece impermeable a los ácidos del estómago.

"Este diseño es más suave, más biocompatible y más duradero que otros sensores ingestibles que solo pueden durar en el estómago 5 días, o están elaborados con plásticos más fuertes o metales más rígidos que el tracto intestinal", señalan los investigadores del estudio.

"El objetivo es tener una píldora inteligente similar a una gelatina, que una vez que se toma permanezca dentro del estómago monitorizando la salud del paciente durante aproximadamente un mes", ha explicado Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica en el MIT.

Zhao y el colaborador Giovanni Traverso, un científico que se unirá a la facultad del MIT en 2019, con los autores Xinyue Liu, Christoph Steiger y Shaoting Lin han publicado los resultados en 'Nature Communications'.

PÍLDORAS, PING-PONG Y PEZ GLOBO

El diseñador de la nueva píldora hinchable se inspiró en la defensa de los mecanismos del pez globo. Normalmente es una especie de movimiento lento, pero que se infla rápidamente cuando se siente amenazado. Esto lo hace absorbiendo una gran cantidad de agua.

Este cuerpo inflado es lo que Zhao quería imitar. El equipo estuvo investigando diferentes formas de diseñar una píldora a base de hidrogel que transportase sensores al estómago y permaneciera allí para monitorear durante un largo período de tiempo signos vitales o estados de enfermedad.

Consiguieron que la píldora fuera lo suficientemente pequeña para pasar por el esófago y el estómago cruzando una abertura llamada píldoro. Para evitar que sea expulsada del estómago el equipo ha conseguido que se hinche rápidamente como una pelota de ping-pong.

"Normalmente, cuando se trata de diseñar este tipo de geles, se utiliza la difusión, dejando que el agua se difunda en el hidrogel", ha dicho Liu. "Pero para hincharse como una pelota de ping-pong tarda horas o incluso días. Es más largo que el tiempo de vaciado del estómago".

El diseño se asemeja a una cápsula de gelatina hecha por materiales de hidrogel. El material interior contiene poliacrilato sódico, partículas superabsorbentes que se utilizan en productos comerciales como pañales, por su capacidad de absorber rápidamente el líquido e inflarse.

Sin embargo, los investigadores se dieron cuenta de que si la píldora estuviese formada solo por estas partículas se rompería inmediatamente y saldría del estómago en forma de pequeñas perlas.

La membrana exterior está creada por una multitud de cadenas nanoscópicas y cristalinas dobladas una sobre otra creando un patrón casi impenetrable. "Serían necesarios muchos dominios cristalinos para romper esta membrana", ha dicho Lin. "Esto es lo que hace que este hidrogel sea fuerte y suave al mismo tiempo".

En el laboratorio los investigadores sumergieron la píldora en varias soluciones de agua y fluidos parecidos a jugos gástricos y descubrieron que la píldora se infla 100 veces más de su tamaño original en solo 15 minutos. Una vez inflado, Zhao ha señalado que la píldora se asemeja a la suavidad del tofu o la gelatina, pero siendo más fuerte.

Para probar la dureza de la píldora, los investigadores la apretaron en varias ocasiones, con fuerzas mayores a las que la píldora experimentaría con las contracciones del estómago.

"El estómago aplica miles de millones de movimientos sobre los alimentos. Y nosotros encontramos que cuando haces un pequeño corte en la membrana y luego estiras y exprimes, el corte no se hace más grande. Nuestro diseño es muy fuerte", ha explicado Lin.

LA PÍLDORA SE DESINFLAME EN EL ESTÓMAGO

Los investigadores determinaron que una solución de calcio con iones, con una concentración superior a la que hay en la leche, puede encoger las partículas ya hinchadas. Esto permite que la píldora se desinflame en el estómago.

Finalmente, Steiger y Traverso incrustaron pequeños sensores de temperatura en pastillas que después las probaron en cerdos, que tienen un tracto estomacal similar al de los humanos. El equipo obtuvo la temperatura de los sensores de los cerdos y trazó las mediciones a lo largo del tiempo. Así, descubrieron que el sensor era capaz de rastrear con precisión la actividad diaria de los animales hasta 30 días.

Los investigadores prevén que esta píldora pueden ser usadas de forma segura con sensores para monitorear en el estómago los niveles de pH y los virus. También se pueden implantar en la píldora cámaras pequeñas para obtener imágenes sobre el transcurso de las úlceras y tumores. Zhao ha señalado que la píldora también podría utilizarse como una alternativa mas cómoda al balón gástrico.

"Con nuestro diseño, no se necesitará pasar por un proceso doloroso para implantar un balón rígido. Puedes tomar alguna de estas píldoras para llenar el estómago y perder peso. Existen muchas posibilidades para este dispositivo", ha asegurado Zhao.

Esta investigación ha sido apoyada por la Fundación Nacional de la Ciencia, los institutos nacionales de la salud y la Fundación de Bill y de Melinda Gates.