可摄入的电胶囊有望治疗胃肠道疾病

大自然是最伟大的老师。一只长相奇特的蜥蜴全身覆盖着令人生畏的尖刺，它帮助来自布莱根妇女医院、麻省理工学院和纽约大学的布莱根妇女医院的一组研究人员开发了一种创新的可摄入胶囊修改猪的饥饿调节激素 ghrelin。他们的研究结果发表在Science Robotics上，首次表明，用于主动刺激和激素调节(FLASH)的可摄入电子导液胶囊可以通过胃的电刺激来调节胃肠道激素，并安全排出体外，没有副作用。新系统具有治疗某些胃肠道、神经精神和代谢紊乱的潜在应用。

“我们的实验室致力于开发使患者更容易、更容易接受治疗的系统，”Brigham 胃肠病学、肝脏病学和内窥镜科胃肠病学家 Giovanni Traverso，MB，BChir，博士说。“这是一项令人兴奋的概念验证研究，也是一项基础研究和工程的壮举，展示了可摄入电子产品的潜力。”

“一种含有电子而不是化学物质或药物的可摄入药丸非常有前途，”共同第一作者、纽约大学助理教授、布莱根妇女医院附属研究机构 Khalil Ramadi 博士说。“它提供了一种方法，可以将靶向电脉冲传递到肠道中的特定细胞，从而调节体内神经激素的水平。”

研究小组之前观察到，胃轻瘫患者是一种减慢或阻止食物从胃部向小肠运动的疾病，接受了使用电刺激操作的胃起搏器后，患者的感觉似乎有所好转，但与胃部功能改善不成比例。动力。这促使他们研究电刺激是否会诱发神经激素效应。他们发现电刺激支持生长素释放肽的产生，生长素释放肽是一种与调节饥饿和进食有关的激素。在对其潜在机制进行调查后，研究小组发现这种反应是由迷走神经介导的，迷走神经是连接大脑和肠道的人体最长的自主神经系统神经。

为了刺激这种重要激素的释放，该团队着手制造一种可摄取的胶囊，称为电子药，它可以发出电子信号并在体内移动，最终被排出体外。Electroceuticals 是使用电信号来治疗各种情况的设备。由于胃中的液体会干扰电化学系统，因此研究人员从大自然中寻找吸走液体并让系统与胃组织保持良好接触的方法。

这就是澳大利亚蜥蜴Moloch horridus或“棘手恶魔”的用武之地;它的吸液性皮肤使其能够在其生活的干旱地区更好地吸收水分。该团队在创建其表面处理的亲水胶囊设计时模仿了这种蜥蜴皮的特征，并创建了大小适合促进液体芯吸的凹槽，同时保留了容纳电极以支持刺激的能力。

在这项研究中，研究小组通过内窥镜刺激猪胃的内表面 20 分钟，发现迷走神经完好无损的猪的胃饥饿素增加。通过 CT 扫描分析胶囊和胃组织之间的接触点。将电子设备和电池源折叠在胶囊内部的 FLASH 系统被证明可以重复增加猪体内的生长素释放肽水平。

该团队计划继续这项研究以转化为人体应用，并正在研究该方法如何在身体的其他部位发挥作用。接下来，他们计划研究如何使用 FLASH 和类似的可摄入电子产品来治疗饮食失调和代谢疾病。

“这一发展为研究大脑和肠道之间复杂的相互联系以及进一步将电子产品用作临床干预提供了许多新途径，”共同第一作者、麻省理工学院博士生 James McRae 说。机械工业。

Traverso 说：“使用可摄取的电子药物调节激素的潜力具有潜在的变革性，因为它不需要新药。” “相反，它与我们的生理系统一起工作，造福于人。”