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Pillole dello sterzo in modo sicuro
Il controllo di una pillola mentre si muove attraverso il corpo di un paziente potrebbe consentire ai medici di consegnare i farmaci esattamente nella posizione giusta, ad esempio un tumore nel colon.
Ingoia questo: Un magnete all'interno della capsula mostrata qui consente ai ricercatori di controllare la posizione della capsula all'interno del tratto digestivo. Ciò potrebbe portare a metodi di somministrazione dei farmaci più precisi.
I ricercatori della Brown University hanno dimostrato un modo per controllare in modo sicuro una pillola manovrabile e osservarla mentre passa attraverso il tratto gastrointestinale.
Oltre a cercare tracce nel flusso sanguigno di un paziente, è difficile per i medici dire se un farmaco è stato somministrato correttamente. Puoi prendere i raggi X [di pillole etichettate], ma non puoi mai sapere veramente a che ora è stato rilasciato il farmaco, dice Edith Mathiowitz , professore associato di scienze mediche e ingegneria alla Brown University e ricercatore principale del progetto. Il team di Mathiowitz, che si concentra sulla creazione di migliori tecnologie di somministrazione dei farmaci, ha originariamente costruito un sistema di tracciamento magnetico per osservare le pillole mentre passano attraverso il corpo. Ma i ricercatori si sono presto resi conto che potevano controllare anche le pillole.
Ciò che abbiamo sviluppato potrebbe essere estremamente utile per migliorare la biodisponibilità di farmaci che hanno finestre terapeutiche anche ristrette, afferma Mathiowitz, riferendosi a farmaci che vengono assorbiti solo in regioni specifiche del tratto gastrointestinale. Puoi usarlo in due modi: un sistema di ritenzione per lo stomaco [per garantire che il paziente riceva il dosaggio desiderato] e per la localizzazione in regioni specifiche del tratto gastrointestinale, regioni molto difficili da raggiungere.
Negli esperimenti, il team di Mathiowitz ha spostato le pillole attraverso lo stomaco e l'intestino dei ratti. Hanno sviluppato un sistema per misurare e controllare la forza tra un magnete lungo un millimetro all'interno della pillola e un grande magnete esterno utilizzato per controllarne il movimento. Il sistema sposta automaticamente il magnete esterno più vicino o più lontano dal magnete della pillola per mantenere la quantità minima di forza che manipolerà la pillola, evitando danni all'intestino o allo stomaco dell'animale.
Altri gruppi di ricercatori hanno dimostrato che le capsule possono essere manipolate magneticamente all'interno del corpo, ma non si sono concentrati sulla minimizzazione della forza utilizzata, spiega Bryan Laulicht, primo autore del documento di ricerca che descrive il lavoro, pubblicato oggi nell'edizione online della rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Il pensiero prevalente era di usare quanta più forza possibile, dice. La nostra vera spinta è stata quella di enfatizzare la sicurezza.
Monitoraggio della pillola: Un nuovo sistema controlla attentamente la posizione di una pillola magnetica (cerchiata in bianco) all'interno del tratto digestivo di un ratto.
La pillola sviluppata alla Brown ha all'incirca le stesse dimensioni e forma di una capsula di Tylenol e contiene un magnete e un serbatoio per contenere farmaci e particelle microscopiche di ferro, che si manifestano ai raggi X.
Negli esperimenti sugli animali, il magnete di controllo è stato posizionato accanto al ratto, insieme a un dispositivo per misurare la forza tra i due magneti, un piccolo cantilever che si piega in risposta alla forza ed è abbastanza sensibile da rilevare solo 0,01 grammi di massa. I cambiamenti nel raggio a sbalzo sono stati inseriti in un computer 10 volte al secondo e il magnete di controllo si è mosso automaticamente in risposta. Il team ha dedotto la forza minima necessaria dai calcoli delle normali pressioni che si verificano durante la digestione ed è stato in grado di mantenere la pillola magnetica nell'intestino tenue del ratto per 12 ore. Il team ha utilizzato una macchina a raggi X per tracciare la pillola nel ratto.
Penso che questo sia un buon modo per un sistema di somministrazione dei farmaci più controllato, afferma Frank Volke, capo di un gruppo di ricerca presso il Fraunhofer Institute for Biomedical Engineering ad ankt Ingbert, in Germania, che sta sviluppando una tecnologia simile. Il gruppo di Volke ha creato una pillola contenente una telecamera che può essere controllata magneticamente e il suo gruppo spera di sviluppare anche un sistema di somministrazione di farmaci. Altri approcci sperimentali per controllare il movimento delle pillole includono l'uso di minuscoli piedi robotici e l'uso di moduli che si autoassemblano all'interno del corpo.
Le pillole a rilascio lento, rivestite con una sostanza chimica che controlla la velocità con cui il farmaco viene erogato, sono in circolazione da un po', ma un modo per guidare una pillola aggiungerebbe più flessibilità a quel tipo di farmaco, afferma Maysam Ghovanloo , un assistente professore presso il Georgia Institute of Technology, che sta sviluppando una pillola intelligente che monitora la conformità ai farmaci. Suggerisce che il monitoraggio dei campi magnetici, piuttosto che usare i raggi X, potrebbe in definitiva rendere più sicuro monitorare la posizione della pillola. Laulicht dice che hanno in programma di passare alla fine a un sistema di tracciamento magnetico.
Mosè Goddard , un chirurgo generale e professore associato alla Brown University che non è stato coinvolto nel lavoro, afferma che si tratta di un intrigante perfezionamento degli strumenti per migliorare le tecniche di guida magnetica. Sebbene non ci siano tecnologie di guida magnetica approvate dalla FDA per l'uso con i farmaci, Goddard afferma che un tale approccio potrebbe aiutare a curare malattie che vanno dal diabete al morbo di Crohn. Lo studio magnetico ci darà una padronanza molto migliore su come utilizzare e manipolare le forze magnetiche in modo sicuro ed efficace per guidare le pillole nelle aree dell'intestino dove vogliamo che vadano e rimangano per un periodo di tempo controllabile, dice Goddard. Sarà particolarmente utile per capire come guidare pillole relativamente grandi verso aree di interesse specifiche.
Metin Sitti , professore associato di ingegneria alla Carnegie Mellon University che lavora su pillole robotiche , afferma che la ricerca è molto promettente nel senso delle applicazioni mediche delle capsule magnetiche non legate.
Ci vorrà del tempo prima che una tale tecnologia sia sicura da usare nelle persone. Inoltre, la dieta e l'ambiente esterno dovrebbero essere attentamente controllati per assicurarsi che non entrino in gioco forze magnetiche impreviste. Ma Laulicht afferma che il sistema potrebbe potenzialmente riconoscere se un altro magnete stava cambiando la forza applicata a una pillola e persino contrastarla. In definitiva, penso che questo potrebbe essere usato in un ambiente ambulatoriale, dice.
Se il dispositivo verrà infine adattato e approvato per l'uso umano, probabilmente verrebbe utilizzato solo in casi estremi, come il cancro gastrointestinale o le malattie infiammatorie intestinali per le quali altre terapie hanno fallito, afferma Laulicht. I prossimi passi del team sono provare a usarlo con farmaci reali e testarlo su animali più grandi.