Los investigadores han desarrollado una cápsula ingerible llamada FLASH (Fluid-wicking Active Stimulation and Hormone Modulation) que puede estimular electrónicamente la hormona grelina que regula el hambre en los cerdos. Inspirada en la piel absorbente de fluidos del lagarto demonio espinoso australiano, la cápsula emite señales electrónicas y se mueve por el cuerpo, y finalmente se excreta. Este estudio de prueba de concepto demuestra el potencial de los electrocéuticos ingeribles para el tratamiento de trastornos gastrointestinales, neuropsiquiátricos y metabólicos. El equipo planea continuar la investigación para su aplicación en humanos y explorar opciones de tratamiento para los trastornos alimentarios y las enfermedades metabólicas. Crédito: Giancarlo Traverso (GT Reel Productions)
El sistema FLASH no invasivo, inspirado en la piel de lagarto, estimula electrónicamente la principal hormona del hambre.
Los científicos han desarrollado una cápsula ingerible llamada FLASH que puede estimular electrónicamente las hormonas que regulan el hambre, lo que ofrece un tratamiento potencial para los trastornos gastrointestinales, neuropsiquiátricos y metabólicos.
La naturaleza es la mejor maestra. Una lagartija de aspecto extraño con espinas espeluznantes que cubren su cuerpo ayudó a un equipo de investigadores del Brigham and Women’s Hospital, miembro fundador del sistema de salud Mass General Brigham, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Nueva York, a desarrollar una cápsula Innovadora droga ingerible que puede modificar la grelina, una hormona que regula el hambre, en los cerdos. Sus resultados, publicados hoy (26 de abril) en la revista Science Robotics, mostraron por primera vez que la cápsula absorbente de fluidos ingerible electrónicamente para la estimulación activa y la modulación hormonal (FLASH) se puede ingerir para modular las hormonas gastrointestinales a través de la estimulación eléctrica. estómago. y excretado de forma segura sin efectos secundarios. El nuevo sistema tiene aplicaciones potenciales para el tratamiento de ciertos trastornos gastrointestinales, neuropsiquiátricos y metabólicos.
«Nuestro laboratorio se esfuerza por desarrollar sistemas que hagan que sea más fácil y asequible para los pacientes recibir terapias», dijo el autor correspondiente Giovanni Traverso, MB, BChir, PhD, gastroenterólogo en la División de Gastroenterología, Hepatología y Endoscopia de Brigham. «Este es un emocionante estudio de prueba de concepto y una proeza fundamental de investigación e ingeniería que demuestra el potencial de los electrocéuticos ingeribles».
«Una píldora ingerible que contiene productos electrónicos en lugar de productos químicos o medicamentos es muy prometedora», dijo el coautor principal Khalil Ramadi, PhD, profesor asistente en la Universidad de Nueva York y afiliado de investigación en el Hospital Brigham and Women’s. «Proporciona una forma de enviar pulsos eléctricos dirigidos a células específicas en el intestino de una manera que puede regular los niveles de hormonas neuronales en el cuerpo».
Aquí los autores describen el desarrollo y la aplicación de un nuevo electrocéutico ingerible capaz de estimular la liberación de grelina. Crédito: Giancarlo Traverso (GT Reel Productions)
El equipo notó anteriormente que los pacientes con gastroparesia, un trastorno que ralentiza o detiene el movimiento de los alimentos desde el estómago hasta el intestino delgado, que recibieron marcapasos gástricos, que funcionan mediante estimulación eléctrica, parecían sentirse mejor de forma desproporcionada a sus mejoras. en motilidad. Esto los llevó a investigar si la estimulación eléctrica inducía un efecto neurohormonal. Descubrieron que la estimulación eléctrica apoyaba la producción de grelina, una hormona asociada con la regulación del hambre y la alimentación. Después de investigar los mecanismos subyacentes, el equipo descubrió que la respuesta estaba mediada por el nervio vago, el nervio más largo del sistema nervioso autónomo del cuerpo que conecta el cerebro y el intestino.
Para estimular la liberación de esta importante hormona, el equipo se dispuso a crear una cápsula ingerible, conocida como electrocéutica, que emitiría señales electrónicas y se movería por el cuerpo, y finalmente se excretaría. Los electrocéuticos son dispositivos que utilizan señales eléctricas para tratar diversas afecciones. Dado que hay líquido en el estómago que puede interferir con un sistema electrocéutico, los investigadores han buscado en la naturaleza formas de eliminar el líquido y permitir que el sistema aún tenga un buen contacto con el tejido del estómago.
Ahí es donde entra el lagarto australiano Moloch horridus, o “diablo espinoso”; su piel absorbente de fluidos le permite absorber mejor el agua en las regiones áridas donde vive. El equipo imitó esta característica de la piel de lagarto al crear su diseño de cápsula hidrofílica tratada en la superficie y creó surcos que fueron dimensionados para promover la absorción de fluidos mientras mantenían la capacidad de sostener un electrodo para resistir la estimulación.
En este estudio, el equipo estimuló endoscópicamente la superficie interna de los estómagos de los cerdos durante veinte minutos y descubrió que la grelina aumentaba en aquellos con los nervios vagos intactos. El punto de contacto entre la cápsula y el tejido estomacal se analizó mediante tomografía computarizada. Se ha demostrado que el sistema FLASH, que pliega la electrónica y una fuente de batería dentro de la cápsula, aumenta de forma reproducible los niveles de grelina en los cerdos.
El equipo planea continuar esta investigación para la aplicación traslacional en humanos y está analizando cómo podría funcionar el enfoque en otras áreas del cuerpo. A continuación, planean investigar cómo se podrían usar FLASH y otros electrocéuticos ingeribles para tratar los trastornos alimentarios y las enfermedades metabólicas.
«Este desarrollo ofrece muchas vías nuevas para la investigación de las complejas interconexiones entre el cerebro y el intestino y para avanzar en el uso de electrocéuticos como una intervención clínica», dijo el coautor James McRae, candidato a doctorado en el Departamento de Tecnología del Instituto de Massachusetts. de Tecnología de Tecnología. Ingeniería Mecánica.
«El potencial para modular las hormonas usando electrocéuticos ingeribles es potencialmente transformador porque no requiere nuevos medicamentos», dijo Traverso. “En cambio, trabaja junto con nuestros sistemas fisiológicos en beneficio de la persona”.
Referencia: “Cápsulas ingeribles electrocéuticas bioinspiradas que absorben fluidos para la modulación de la hormona reguladora del hambre” por Khalil B. Ramadi, James C. McRae, George Selsing, Arnold Su, Rafael Fernandes, Maela Hickling, Brandon Rios, Sahab Babaee, Seokkee Min, Declan Gwynne, Neil Zixun Jia, Aleyah Aragon, Keiko Ishida, Johannes Kuosmanen, Josh Jenkins, Alison Hayward, Ken Kamrin y Giovanni Traverso, 26 de abril de 2023, Science Robotics.
DOI: 10.1126/scirobotics.ade9676
Financiamiento: este estudio fue financiado en parte por una subvención de Novo Nordisk en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), la subvención de apoyo (principal) del Instituto Koch del MIT del Instituto Nacional del Cáncer, el Instituto Nacional para la Diabetes y la Fundación de Enfermedades Digestivas y Renales, la División de Ingeniería de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi, una beca de investigación para graduados de la Fundación Nacional de Ciencias, y la Cátedra de Desarrollo de Carrera Karl Van Tassel y el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
Divulgaciones: Khalil B. Ramadi, McRae y Traverso son co-inventores de una solicitud de patente (n.º 63/092016) que cubre el trabajo descrito.
