可用無線控制的電子藥丸 能代替長期藥物注射

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根據國外媒體報道，最近來自麻省理工學院、Draper和布里格姆女子醫院的研究人員設計了一種可以通過藍牙無線技術控制的新型膠囊。這種膠囊可以通過定製，用來傳送藥物、感知環境條件，或者兩種功能同時具備。它可以在人的胃裡至少停留一個月，不停的傳送信息，並接收用戶智能手機的指令。

這種使用3D列印技術製造的膠囊可以用於運送治療各種疾病的藥物，尤其是在必須長期服用藥物的情況下。另外它們也可以被設計用於檢測感染、過敏反應或其他情況，然後釋放藥物進行治療。

麻省理工學院機械工程系訪問科學家喬瓦尼·特拉韋索(Giovanni Traverso)表示:「我們的系統可以提供閉環監測和治療，通過信號來幫助指導藥物的輸送或調整藥物的劑量。」特拉韋索將於2019年加入麻省理工學院機械工程系。

這種設備還可以用來與其他可穿戴和可植入的醫療設備進行通信，然後將信息彙集到患者或醫生的智能手機上進行分析。

大衛·科赫研究所教授、麻省理工學院科赫綜合癌症研究所成員羅伯特蘭格(Robert Langer)表示「我們對3D列印技術以及可吸收技術，如何促進移動健康應用的新設備對人們產生更大的幫助而感到興奮。」

蘭格和特拉韋索是這項研究的資深作者，研究結果發表在12月13日出版的《先進材料技術》雜誌上。Yong Lin Kong曾是麻省理工學院的博士後，現在是猶他大學的助理教授，他是這篇論文的第一作者。

在過去幾年裡，蘭格、特拉韋索和他們的同事一直在研究各種可吸收感測器和藥物輸送膠囊，他們認為，這些感測器和膠囊將有助於改善長期輸送目前僅能靠注射藥物的方式。它們還可以幫助患者維持艾滋病毒或瘧疾患者所需的嚴格劑量方案。

在這項最新的研究中，研究人員開始加入了他們之前開發的許多特性。2016年，研究人員設計了一種六角星型膠囊，它被包裹在光滑的膠囊中，並且可以摺疊。吞下膠囊之後，膠囊溶解，六角星擴張，讓設備停留在胃裡。同樣的原理，這種新裝置吞下後呈現Y型，因此可以在胃裡停留大約一個月的時間，然後分解成更小的碎片，通過消化道。

這種膠囊內部包括四個小部分，可以裝載各種各樣的藥物。這些藥物被包裝在聚合物中，然後在幾天內逐漸釋放藥物。研究人員還表示，可以通過無線藍牙通信遠程控制的方式打開隔間的閥門。

同時它還可以攜帶感測器，監測胃部的環境，並通過無線信號傳遞信息。在之前的研究中，研究人員設計了感測器，可以用來檢測心率和呼吸頻率等生命體征。在這篇論文中，研究人員證明了這種膠囊還可以用來監測體溫，並在一定的距離內將這些信息直接傳遞給智能手機。

「有限的連接範圍是一個理想的安全增強方式，」Kong說。「在用戶的物理空間內，無線信號強度自我隔離可以保護設備免受不必要的連接干擾，為額外的安全和隱私保護提供物理隔離。」

為了能夠實現所有這些複雜的元素，研究人員決定用3D列印技術來製造膠囊。這種方法使他們能夠很容易地將膠囊所攜帶的各種成分結合在一起，並利用剛性和柔性聚合物的交替層構建膠囊，從而幫助膠囊抵禦人體的胃酸環境。

「複合材料3D列印是一種多才多藝的製造技術，它可以創建獨特的多組件架構和功能設備，這是傳統製造技術無法做到的。」Kong說。「我們可以創造定製的可食用電子產品，根據特定的醫療應用定製在胃裡停留的時間，這可能導致個性化的診斷和治療，這具有廣泛的可定製性。」

研究人員設想，這種感測器可以用來診斷疾病的早期跡象，然後用適當的藥物進行反應。例如，它可以用於監測某些高危感染人群，例如正在接受化療或免疫抑製劑的患者。如果發現感染，這種膠囊可能開始釋放抗生素。或者這種裝置還可以在檢測到過敏反應時釋放抗組胺。

Traverso說:「我們對胃內電子設備作為移動健康平台遠程幫助病人的潛力感到非常興奮。」

目前版本的膠囊由一個小型氧化銀電池供電。但是研究人員正在探索用替代電源(如外部天線或胃酸)取代電池的可能性。

另外，研究人員還在開發其他類型的感測器，這些感測器可以被植入膠囊中。在這篇論文中，他們在試驗豬身上測試了溫度感測器，預估在大約兩年之內，就可以開始在人類身上測試可吸收的感測器。目前研究人員已經成立了一家公司，致力於開發人類使用的這項技術。

這項研究由比爾和梅琳達·蓋茨基金會和美國國立衛生研究院通過Draper機構資助。

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