Un sistema habilitado con inteligencia artificial (IA) que incluye bobinas portátiles y píldoras «inteligentes» ingeribles muestra promesas para identificar y rastrear gases en el tracto gastrointestinal (GI) asociados con trastornos digestivos, según revela una nueva investigación.
Los métodos tradicionales para localizar, medir y monitorear los gases asociados con trastornos como el síndrome del intestino irritable, la enfermedad inflamatoria intestinal, las intolerancias alimentarias y los cánceres gástricos son a menudo invasivos y típicamente requieren procedimientos hospitalarios.
Este sistema experimental, desarrollado por un equipo de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles, representa «un avance significativo en la tecnología ingerible», según el investigador principal Yasser Khan, PhD, y sus colegas.
El novedoso dispositivo ingerible podría algún día servir como un «Fitbit para el intestino» y ayudar en la detección temprana de enfermedades, dijo Khan. El trabajo del equipo fue publicado en línea en Cell Reports Physical Science.
Monitoreo en tiempo real
Mientras que los dispositivos portátiles con sensores son una forma prometedora de monitorear las funciones corporales, la capacidad de rastrear dispositivos ingeribles una vez que están dentro del cuerpo ha sido limitada.
Para resolver este problema, los investigadores desarrollaron un sistema que incluye una bobina portátil (colocada en una camiseta para este estudio) y una píldora ingerible con una carcasa impresa en 3D hecha de una resina biocompatible.
Te puede interesar: El primer neuroestimulador implantado en el cráneo de un niño
La píldora está equipada con una membrana permeable a gases, una membrana óptica de detección de gases, un filtro óptico y una placa de circuito impreso que alberga sus componentes electrónicos. El sensor de gas puede detectar oxígeno en el rango de 0%-20% y amoníaco en el rango de concentración de 0-100 ppm.
Los investigadores desarrollaron varios algoritmos y realizaron experimentos para probar la capacidad del sistema para descifrar la ubicación de la píldora en un modelo de intestino humano y en un intestino animal ex vivo. Para simular el entorno in vivo, probaron el sistema en una solución de agar fantasma, lo que les permitió rastrear el movimiento de la píldora.
¿Cómo funciona?
En términos sencillos, una vez que el paciente ingiere la píldora, una aplicación en el teléfono se conecta a la píldora a través de Bluetooth y envía un comando para iniciar la medición del gas objetivo y del campo magnético.
A continuación, la bobina portátil genera un campo magnético, que es capturado por un sensor magnético en la píldora, permitiendo descifrar la ubicación de la píldora en tiempo real.
Luego, utilizando espectroscopía de absorción óptica con un diodo emisor de luz, un fotodiodo y la membrana de detección de gases de la píldora, se pueden medir y mapear en 3D gases como el oxígeno y el amoníaco mientras la píldora está en el intestino.
Notablemente, los niveles elevados de amoníaco, que es producido por Helicobacter pylori, podrían servir como señal para úlceras pépticas, cáncer gástrico o síndrome del intestino irritable, dijo Khan.
«El sistema ingerible con la bobina portátil es compacto y práctico, ofreciendo un camino claro para su aplicación en la salud humana», dijo. El trabajo también podría «empoderar a los pacientes para evaluar convenientemente sus perfiles de gases GI desde casa y manejar su salud digestiva».
El siguiente paso es probar el dispositivo portátil en modelos animales para evaluar, entre otros factores, si el sistema de detección de gases «funcionará correctamente en tejido biológico y si el bloqueo o recubrimiento con líquidos y partículas de alimentos del GI causa obstrucción del sensor y afecta la precisión de la medición», señalaron Khan y sus colegas.
Lee más: Crean modelo para recuperar movilidad en personas con parálisis