Einnehmbare Kapsel macht sich selbst mit MagensÀure

Forscher in Boston haben eine neuartige neue Methode entwickelt, um Kapseln aufzunehmen.

Ein Team im Brigham and Women's Hospital hat eine Kapsel entwickelt, die mit einer galvanischen Batterie betrieben werden kann, die ihren Saft aus der MagensÀure zieht.

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Das Team demonstrierte dies, indem seine Batterie erfolgreich ein aufnehmbares Thermometer antrieb. Es nahm sechs Tage lang alle 12 Sekunden im Magen eines Schweins Messungen vor.

Experten auf diesem Gebiet sagen, dass, obwohl noch viel zu tun ist, die Forschung ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der langfristigen NĂŒtzlichkeit von einnehmbaren GerĂ€ten sein könnte.

Das Team wurde von Phillip Nadeau, Ph. D., Studienautor und Postdoktorand am Massachusetts Institute of Technology (MIT) geleitet.

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Sie gaben ihre Ergebnisse in LĂ€ngerer Energiegewinnung fĂŒr einnehmbare GerĂ€te bekannt, die Anfang des Monats in der Zeitschrift Nature Research veröffentlicht wurden.

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NĂŒtzlich ... bis der Akku ausfĂ€llt

Einnehmbare GerĂ€te sind nĂŒtzliche Hilfsmittel fĂŒr Ärzte.

Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der einfachen Vitalzeichenmessung ĂŒber die Verabreichung von Medikamenten bis hin zu "Pille Cams", die Video-Feedback als Alternative zu invasiven Diagnosemethoden bieten.

Diese GerÀte, insbesondere die energieintensiveren Pillennocken, sind durch einen Mangel an Energie begrenzt. WÀhrend einfachere GerÀte nur minimale Energie verbrauchen, neigt eine Pillenkamera dazu, ihre Batterie schnell abzulassen, ohne dass sie aufgeladen werden muss, wÀhrend sie sich im Körper befindet.

Im BemĂŒhen, ein GerĂ€t zu entwickeln, das dauerhaft Dauerleistung liefern kann, wandte sich das Forscherteam an einen alten Bereitschaftsdienst.

"Eines der Dinge, ĂŒber die wir mit unseren Mitarbeitern in der Abteilung fĂŒr Elektrotechnik am MIT nachgedacht haben, war die Betrachtung einer galvanischen Zelle, im Grunde ein Start der Zitronenbatterie, die oft in der Schule erforscht wird", Giovanni Traverso, Ph. D. , Senior Co-Autor und Dozent an der Harvard Medical School, sagte Healthline. "Und genau das haben wir getan. Wir haben die MagenflĂŒssigkeit als Elektrolyt benutzt, und wir haben Kupfer und Zink als Kathode bzw. Anode benutzt, um diesen Strom zu erzeugen. "

advertisementAdvertisementEs ist ein Elektrotechnik-Team beteiligt, das eine ziemlich interessante Low-Power-Elektronik zusammenstellt. John Rogers, Rogers Forschungsgruppe an der UniversitÀt von Illinois

"Ich denke, dass die Forscher einige interessante Demonstrationen einer Elektrolysezelle vom Zink-Kupfer-Typ fĂŒr die Stromerzeugung vorfĂŒhren", John Rogers, Ph. D., Physikalischer Chemiker und Vorsitzender von die Rogers Research Group an der UniversitĂ€t von Illinois, sagte Healthline."Im Vergleich zu weit verbreiteten Systemen auf Magnesiumbasis besteht der Reiz von Zink darin, dass es eine Langzeitoperation ermöglicht - mehrere Tage, im Gegensatz zu ein oder zwei. Ich denke, das ist ein wichtiger Fortschritt. An dieser Arbeit ist ein Elektrotechnik-Team beteiligt, das eine ziemlich interessante Low-Power-Elektronik zusammenstellt. Sie hatten einige ziemlich clevere Möglichkeiten, um die Leistungsnutzung zu optimieren und die Schwankungen der Leistung, die von der Batterie herrĂŒhrten, auszugleichen. "

Drew Higgins, Ph. D., Banting Postdoctoral Fellow an der Stanford University, sagte Healthline in einer E-Mail: "Die Autoren nahmen grundlegende elektrochemische Konzepte, die viele von uns durch Zitronenbatterie oder Penny-Batterie angewendet hĂ€tten Experimente in der Schule. WĂ€hrend diese Batteriechemie fĂŒr Ihr Mobiltelefon oder Ihren Laptop nicht praktisch ist, erkannten die Autoren einige SchlĂŒsselmerkmale dieser Systeme. In erster Linie sind sie preiswert, biokompatibel und in der Lage, genug Energie zu erzeugen, um in ihrem Laboratorium montierte MikrogerĂ€te zu versorgen. "

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VielfÀltige FÀhigkeiten

Die Technologie, die Elektrochemie mit Biomedizintechnik verbindet, erforderte Forscher mit unterschiedlichen FĂ€higkeiten.

"Wir hatten eine vielfĂ€ltige Gruppe mit Fachkenntnissen, die von Elektronikdesign bis zu Verpackung, Chemie und Medizin reichten", schrieb Nadeau. "Ein so vielfĂ€ltiges Team zu haben, war fĂŒr diese Arbeit ein enormer Gewinn. Die Arbeit an der Schnittstelle dieser verschiedenen Bereiche half uns, etwas zu finden und zu versuchen, das allgemein interessant war. "

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" Hier gibt es Herausforderungen in der Elektrotechnik, es gibt Herausforderungen an die Materialien und dann gibt es Herausforderungen an das Tiermodell ", so Traverso. "Sie brauchen also wirklich eine breite Expertise, um zusammenzukommen, zusammenzuarbeiten und auszufĂŒhren. Und das spiegelt sich im Manuskript wider, wenn man sich die Autoren ansieht und wo sie herkommen. Sie kommen aus Abteilungen der Elektrotechnik, der Chemieingenieurwesen, aus KrankenhĂ€usern, und ich denke, dass diese Art von Zusammenarbeit wirklich nötig ist, um einige der grĂ¶ĂŸten Herausforderungen zu bewĂ€ltigen. "

Higgins sagt, dass dieser multidisziplinĂ€re Ansatz entscheidend ist - nicht nur in dieser Forschung, sondern auch in anderen wissenschaftlichen BemĂŒhungen.

"Als Wissenschaftler und Ingenieure sprechen wir immer wieder darĂŒber, dass interdisziplinĂ€re Zusammenarbeit die Forschung mit den grĂ¶ĂŸten Auswirkungen unterstĂŒtzt", schrieb er, "und diese Studie ist ein Beispiel dafĂŒr. "

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Große Möglichkeiten, große Herausforderungen

Diese Technologie könnte die Art und Weise, wie einnehmbare GerÀte in Zukunft funktionieren, untermauern.

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Die Forschung steckt jedoch noch in den Kinderschuhen.

Laut Nadeau ist die Miniaturisierung des GerÀts und die Verwendung eines fortschrittlicheren Schaltungsdesigns eine PrioritÀt.

Er wĂŒrde auch gerne fortschrittlichere Sensoren erforschen.

Ich denke, wir könnten ziemlich schnell in Menschen sein.Giovanni Traverso, Harvard Medical School

"Letztlich wĂ€re es in fĂŒnf oder zehn Jahren sauber, wenn wir mit dieser Technologie einen langfristig aufnehmbaren Vitalzeichenmonitor antreiben könnten", sagte Nadeau. "Im Wesentlichen eine Pille, die Ihre Atmung und Herzfrequenz aus dem Inneren des Magens ĂŒberwachen und drahtlos ĂŒber die geerntete Energie der Zelle fĂŒr bis zu einer Woche ĂŒbertragen kann. "

" Sie können Ihrer Fantasie einfach freien Lauf lassen mit Dingen, die Sie gerne messen, fĂŒhlen, erfassen, speichern, abtasten oder sogar therapieren möchten. Ein bisschen von der ganzen Bandbreite ", sagte Rogers. "Aber ich denke, das MenĂŒ der Optionen wird durch den Funktionsumfang eingeschrĂ€nkt, den Sie in einen relativ kleinen Footprint packen können. Aber dann wird das ĂŒbergeordnete Anliegen sein, wie man es antreibt. Ich denke, in Zukunft wird es wahrscheinlich eine Menge Optimierung geben, die Sie tun können. Aber es ist ein guter Ausgangspunkt fĂŒr sicher. "

" In Bezug darauf, wo wir in fĂŒnf oder zehn Jahren sein könnten, denke ich, dass wir abhĂ€ngig von weiterem Interesse - und das bedeutet Zusammenarbeit mit potenziellen Sponsoren und auch weitere Finanzierung - ziemlich schnell in Menschen sein könnten ", sagte Travers.