( A ) Processo di ingestione e navigazione magnetica di SeroTab verso un sito gastrico bersaglio, seguito dal prelievo di succo gastrico attivato dal calore e dalla rilevazione del pH assistita dagli ultrasuoni. ( B ) Schema in vista esplosa che illustra la composizione multimateriale del dispositivo, caratterizzato da una struttura interna a canali e cavità e tre componenti funzionali chiave: ( C ) Strato MPC che consente la locomozione ad azionamento magnetico ispirata al pinguino. ( D ) Strato Alu-SMP per il pompaggio di liquidi attivato dal calore. ( E ) Struttura a base di idrogel leggibile tramite ultrasuoni progettata per la rilevazione del pH in loco e la successiva analisi dei biomarcatori. Illustrazioni create dagli autori utilizzando Adobe Photoshop e Adobe Illustrator.
I ricercatori del TechMed Center dell’Università di Twente hanno costruito un robot morbido e ingeribile che preleva campioni di fluido gastrico e ne misura l’acidità in tempo reale. Il robot non ha batteria, chip o altri componenti elettronici. Gli operatori sanitari possono spostarlo con un magnete portatile, mentre scivola nello stomaco come un pinguino a pancia in giù. I ricercatori hanno pubblicato il loro lavoro l’8 maggio sulla rivista Science Advances .
Ogni anno, a milioni di persone in tutto il mondo viene consigliato di sottoporsi a un’endoscopia. Un medico inserisce una telecamera su un tubo nella gola per individuare eventuali problemi. Si tratta di una procedura fastidiosa e, in molte parti del mondo, semplicemente non disponibile. Il robot morbido SeroTab è stato creato per cambiare questa situazione. Un medico lo guida con un magnete tenuto a contatto con la pelle. Un normale scanner a ultrasuoni legge i risultati dall’esterno del corpo. L’intera procedura potrebbe essere completata in meno di 20 minuti, in una clinica.
Esame dello stomaco senza telecamera
SeroTab contiene un gel che si gonfia a contatto con l’acido gastrico. Speciali dischi all’interno del gel consentono di misurare questo gonfiore con un normale ecografo, dall’esterno del corpo. Non è necessario inserire alcun tubo nella gola.
Il dispositivo è anche in grado di prelevare un campione di fluido gastrico su richiesta. Un’onda radio attiva una piccola pompa all’interno di SeroTab, che aspira il fluido in una camera interna. Tale camera viene recuperata al termine della procedura e inviata a un laboratorio per l’analisi.
Nessun dispositivo elettronico
Il posizionamento preciso di SeroTab è affidato a un magnete portatile. Le particelle magnetiche contenute nel dispositivo reagiscono al magnete tenuto a contatto con la pelle del paziente. Il dispositivo si flette leggermente e scorre lungo la parete dello stomaco. “La leggera flessione e il suo movimento sono ispirati a un pinguino che scivola sulla pancia”, afferma Venkat Kalpathy Venkiteswaran, autore corrispondente della pubblicazione.
Il dispositivo è stato testato su modelli animali. I ricercatori puntano a uno strumento diagnostico per l’uso clinico. Le versioni future potrebbero rilevare sanguinamenti o misurare la temperatura. Per i pazienti che attualmente non hanno alternative all’endoscopia, ciò rappresenterebbe un cambiamento significativo.
Il rilevamento in tempo reale dei biomarcatori e il campionamento molecolare nello stomaco possono rivoluzionare la diagnosi e la gestione dei disturbi gastrointestinali; tuttavia, integrare entrambe le funzionalità in un’unica piattaforma ingeribile rimane una sfida ardua. I dispositivi esistenti spesso presentano limitazioni di dimensioni, funzionalità ridotte e incompatibilità meccanica tra materiali morbidi e biocompatibili ed elettronica rigida. Qui presentiamo SeroTab, una mini-compressa robotica morbida priva di componenti elettronici che combina il rilevamento del pH in tempo reale con il campionamento del fluido gastrico su richiesta in vivo. Ispirato al movimento di scivolamento dei pinguini in ambienti viscosi, SeroTab è dotato di un corpo adattivo alla curvatura e azionato magneticamente che consente la navigazione autonoma attraverso complesse geometrie anatomiche verso specifiche regioni gastriche. Una volta raggiunto il bersaglio, un attuatore in polimero a memoria di forma, attivato in modalità wireless tramite riscaldamento a radiofrequenza, aspira il fluido gastrico in un serbatoio interno (fino a 35 microlitri). All’interno della camera, un idrogel sensibile al pH, con dischi metallici biocompatibili incorporati, consente la lettura del pH tramite ultrasuoni in un intervallo fisiologicamente rilevante (da pH 2 a 7) e preserva il campione per la profilazione metabolomica non mirata. Studi in vivo su modelli animali dimostrano la capacità di SeroTab di rilevare variazioni di pH indotte farmacologicamente (ΔpH = 4, da 2 a 6) e cambiamenti metabolici (42 metaboliti rilevati) in seguito alla somministrazione di omeprazolo. Unendo robotica morbida, materiali responsivi e attuazione wireless, SeroTab apre la strada a una diagnostica minimamente invasiva e compatibile con l’ambulatorio, in grado di migliorare lo screening precoce e semplificare il processo decisionale clinico.
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