Capteur gastrique, capteur d'estomac spongieux qui pourrait être avalé

Votre estomac est un endroit hostile. Une fois que les aliments arrivent dans votre ventre, ils commencent à se dissoudre dans l'acide de l'estomac. Les muscles puissants de votre estomac préparent la nourriture. Pendant environ une à quatre heures, les particules alimentaires d’un repas passent à travers la valve et aboutissent dans l’intestin.

Les chercheurs ont essayé de mettre au point un dispositif médical capable de survivre dans les conditions difficiles du ventre. Un tel appareil pourrait surveiller les problèmes d'estomac, détecter les maladies et administrer des médicaments. Mais la dissolution de l'acide et les muscles de broyage ont été des obstacles au succès. Une autre barrière est de faire en sorte que le dispositif ait la taille idéale pour pouvoir être avalé sans être coincé dans la valve menant à l’intestin.

Une équipe d'ingénieurs dirigée par le Dr Xuanhe Zhao du Massachusetts Institute of Technology a pour objectif de concevoir un dispositif souple mais résistant qui pourrait être avalé puis se dilater rapidement dans l'estomac pour devenir trop gros pour passer dans l'intestin. Inspiré par les pufferfish, qui peuvent rapidement gonfler et ensuite dégonfler leur corps sphérique, l'équipe souhaitait également que leur appareil se contracte à la demande. Une fois rétréci, le minuscule appareil serait assez petit pour sortir du corps par l’intestin.

Les ingénieurs ont fabriqué une sphère à partir de deux types d'hydrogels. La membrane d'hydrogel externe était constituée d'alcool polyvinylique. Leur méthode de lyophilisation de l’alcool polyvinylique a rendu la membrane souple et poreuse mais résistante. À l'intérieur de cette membrane sphérique se trouvaient des particules d'acide polyacrylique pouvant absorber rapidement les fluides .

L’initiative a été appuyée en partie par l’Institut national des inventions biomédicales et de l’ingénierie biomédicale (INIBI) des NIH. Un article sur les solides hydrogels a été publié dans Science Advances le 25 janvier 2019. Les résultats d'essais en laboratoire et sur des animaux du dispositif fabriqué à partir de deux hydrogels ont été publiés dans Nature Communications le 30 janvier 2019.

Lorsque l’équipe a jeté son dispositif d’essai hydrogel de 3 centimètres cubes dans de l’eau ou un liquide stomacal, le volume a été multiplié par 25 environ en 10 minutes. Une dose concentrée de calcium pourrait réduire la sphère résultante en 15 minutes. La dose de calcium serait environ 20 fois celle d’un verre de lait. D'autres tests ont montré que l'appareil pouvait supporter près de 27 000 compressions.

L’équipe de recherche a ajouté un capteur de température sans fil et a testé le dispositif sur six porcs du Yorkshire. Il a résisté à la fois à la dureté de l'acide gastrique et aux muscles qui grincent pendant jusqu'à 29 jours. Dans l’estomac, le capteur saisissait les données toutes les 10 minutes.

«Le rêve est d’avoir une pilule intelligente du type Jell-O, qui, une fois avalée, reste dans l’estomac et surveille la santé du patient pendant un mois, par exemple», explique Zhao.

Des tests de laboratoire ont montré qu’en plus des capteurs pour surveiller les conditions dans l’estomac, le dispositif pouvait transporter des substances telles que la caféine pour une libération lente dans le ventre. L'appareil peut également être utilisé pour limiter la taille des repas en prenant de la place dans l'estomac. Cependant, des développements supplémentaires seront nécessaires avant de tester le dispositif sur des personnes.