Un nuevo sensor piezoeléctrico flexible es de 2 por 2,5 centímetros y se puede enrollar y tragar. “Por primera vez, mostramos que un dispositivo piezoeléctrico flexible puede permanecer en el estómago hasta dos días sin ninguna degradación eléctrica o mecánica”, dijo el profesor asistente Canan Dagdeviren, a la izquierda. Dagdeviren está al lado del investigador Giovanni Traverso.
Los dispositivos ingestibles podrían diagnosticar la desaceleración gastrointestinal o controlar la ingesta de alimentos.
Investigadores del MIT y Brigham and Women’s Hospital han construido un sensor flexible que se puede enrollar y tragar. Tras la ingestión, el sensor se adhiere a la pared del estómago o el revestimiento intestinal, donde puede medir las contracciones rítmicas del tracto digestivo.
Estos sensores podrían ayudar a los médicos a diagnosticar trastornos gastrointestinales que ralentizan el paso de los alimentos a través del tracto digestivo. También podrían ser utilizados para detectar la presión de alimentos en el estómago, ayudando a los médicos a controlar la ingesta de alimentos por los pacientes tratados por la obesidad.
Los dispositivos flexibles se basan en materiales piezoeléctricos, que generan una corriente y una tensión cuando se deforman mecánicamente. También incorporan polímeros con elasticidad similar a la de la piel humana, de modo que pueden conformarse a la piel y estirarse cuando la piel se estira.
En un estudio que apareció en la edición del 10 de octubre de Nature Biomedical Engineering, los investigadores demostraron que el sensor permanece activo en el estómago de cerdos durante un máximo de dos días. La flexibilidad del dispositivo podría ofrecer una mayor seguridad frente a los dispositivos más rígidos ingeribles, dicen los investigadores.
“Tener flexibilidad tiene el potencial para impartir una seguridad significativamente mejorada, simplemente porque facilita el tránsito a través del tracto gastrointestinal”, dice Giovanni Traverso, un afiliado de investigación en el Instituto Koch para Integrative Cancer Research de MIT, gastroenterólogo e ingeniero biomédico en Brigham y Women’s Hospital, y uno de los principales autores del artículo.
Canan Dagdeviren, profesor asistente en Media Lab del MIT y director del grupo de investigación Conformable Decoders, es el autor principal del trabajo y uno de los autores correspondientes. Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch y miembro del Instituto Koch, es también autor del artículo.
Flexión de los sensores
Traverso y sus colegas han desarrollado previamente dispositivos ingeribles que pueden utilizarse para monitorizar los signos vitales o suministrar fármacos al tracto digestivo. Con el objetivo de desarrollar un sensor más flexible que podría ofrecer una mayor seguridad, Traverso se asoció con Dagdeviren, que anteriormente desarrolló dispositivos electrónicos flexibles, como un sensor de presión arterial portátil y mecánica flexible de cosechadoras de energía.
Para fabricar el nuevo sensor, Dagdeviren primero fabrica circuitos electrónicos en una oblea de silicio. Los circuitos contienen dos electrodos: un electrodo de oro colocado encima de un material piezoeléctrico llamado PZT, y un electrodo de platino en la parte inferior del PZT. Una vez que el circuito se fabrica, puede ser retirado de la oblea de silicio e impreso sobre un polímero flexible llamado poliimida.
El sensor ingerible que los investigadores diseñaron para este estudio es de 2 por 2,5 centímetros y se puede enrollar y colocar en una cápsula que se disuelve después de ser tragado.
En los ensayos en cerdos, los sensores se adhirieron con éxito al revestimiento del estómago después de ser administrados endoscópicamente. A través de cables externos, los sensores transmitieron información acerca de cuánto voltaje generó el sensor piezoeléctrico, a partir del cual los investigadores pudieron calcular cuánto se movía la pared del estómago, así como distinguir cuándo se ingerían alimentos o líquidos.
“Por primera vez, mostramos que un dispositivo piezoeléctrico flexible puede permanecer en el estómago hasta dos días sin ninguna degradación eléctrica o mecánica”, dice Dagdeviren.
Motilidad de monitoreo
Este tipo de sensor podría facilitar el diagnóstico de trastornos digestivos que afectan la motilidad del tracto digestivo, lo que puede resultar en dificultad para tragar, náuseas, gases o estreñimiento.
Los médicos también podrían utilizarlo para ayudar a medir la ingesta de alimentos de los pacientes tratados por la obesidad. “Tener una ventana en lo que un individuo está realmente ingiriendo en el país es provechoso, porque a veces es difícil para que los pacientes realmente se fijen y saben cuánto se está consumiendo,” Traverso dice.
En futuras versiones del dispositivo, los investigadores planean recolectar parte de la energía generada por el material piezoeléctrico para alimentar otras características, incluyendo sensores adicionales y transmisores inalámbricos. Tales dispositivos no requerirían una batería, mejorando más su seguridad potencial.
La investigación fue financiada en parte por una beca postdoctoral de la Fundación Nacional Suiza, los Institutos Nacionales de Salud, el Max Planck Research Award, la Fundación Alexander von Humboldt-Stiftung y la División de Gastroenterología en Brigham y el Hospital de la Mujer.
Fuente: MIT