Elektronické pilulky: utopie, nebo lékařská revoluce?

Giovanni Traverso a Robert Langer, nadaní vědci z Massachusetts Institute of Technology a Brigham and Women’s Hospital, pracují na hi-tech zařízeních, která pohánějí žaludeční kyseliny. Jejich neobyčejné vlastnosti odborníci využili pro pohon malých senzorů elektronických pilulek, jež by mohly v brzké době brázdit naše útroby. A byť se to na první pohled nemusí úplně zdát, tato drobná zařízení mohou mít obrovský dopad na způsob, jakým budou lékaři léčit své pacienty.

Bezpečnost na prvním místě

Oba nadšenci již dříve vyrobili a úspěšně testovali několik vnitřně užívaných zařízení, která byla schopna snímat fyziologické podmínky, jako je teplota, srdeční frekvence nebo rychlost dýchání. Zjištěné výsledky se analyzovaly a pacientovi byly podány léky dle zjištěných hodnot. „Tato práce by mohla vést k nové generaci elektronických poživatelných pilulek, která by jednoho dne umožnila nové způsoby sledování zdravotního stavu pacienta nebo léčení nemocí,“ řekl nadšeně Langer. Elektronické pilulky jsou obvykle poháněny miniaturními bateriemi, jejichž zásadní nevýhodou je postupné samovybíjení a možné bezpečnostní riziko. Ačkoli si drobné pilulky v těle člověka pobudou pouze několik dní, musíme stále pamatovat na jejich miniaturní rozměry. Aby se vědci podobným nepříjemnost vyhnuli, do svého výzkumu zapojili specialisty na vývoj nízkoenergetické elektroniky. Inspiraci čerpali z naprosto jednoduchého typu galvanické baterie známé jako „citronová baterie“, která se skládá ze dvou elektrod – nejčastěji z pozinkovaného hřebíku a kousku mědi, třeba amerického centu. Princip je jednoduchý; po zapojení kyselina citronová (obsažená v citronu) přenáší malý elektrický proud mezi dvěma elektrodami, s jehož pomocí mohou vědci pohánět své technologické výstřelky.

Tento jednoduchý příklad vědci replikují na elektronické pilulce tím způsobem, že zinkovou a měděnou elektrodu umístí na povrch pilulky. Zinek zajistí postupné uvolňování iontů do žaludeční kyseliny k napájení galvanického obvodu, který vytvoří dostatek energie pro napájení čidel 900 MHz vysílače. První zkoušky mají za sebou prasata, u nichž elektronická pilulka cestovala dlouhých šest dní přes trávicí trakt, než se dostala do žaludku. Zatímco uvnitř žaludku zařízení pracovalo nad očekávání dobře, jakmile se přesunulo do tenkého střeva, tedy do méně kyselého prostředí, než je žaludek, docházelo k problémům s napájením a odesíláním dat. Vědci tedy mají stále co napravovat, nicméně i tak vidí v tomto systému velký potenciál.

Místo prášku elektronická pilulka

Ačkoli současný prototyp nové elektronické pilulky měří pouze 40 mm na délku a 12 mm v průměru, vědci předpokládají, že by mohly vylepšené verze být konstrukčně až o jednu třetinu menší. Úžasné je, že i přes svoji titěrnou velikost si dokážou kapsle vytvořit vlastní a plně funkční integrovaný obvod složený z vysílače, malého mikroprocesoru a součástky, která bude schopna získávat energii ze svého okolí. „Tato práce nám umožňuje představit nové zdravotnické prostředky, kde tělo pacienta samo o sobě přispívá k výrobě energie zajišťující plně soběstačný systém,“ pochválil tento implantabilní zdravotnický prostředek spolupracovník obou vědců Anantha Chandrakasan.

Pokud vědci uspějí, jejich elektronická pilulka nepochybně odstartuje éru miniaturních zařízení, která budou schopna dlouhodobě monitorovat vitální funkce člověka. Přidáním dalších typů senzorů jsou hranice těchto zařízení takřka neomezené. Brzy tak nebudeme muset při bolení břicha podstupovat zdlouhavá a náročná vyšetření na mnoha specifických odděleních. Jednoduše si zajdeme k lékaři pro elektronickou pilulku, jejíž senzory nashromáždí potřebné informace, které lékař využije k další léčbě. Ušetří se nejen čas, ale i peníze a hlavně naše zdraví. Praktickým příkladem je zvýšený krevní tlak, kde pro úspěšnou léčbu musí lékař nejprve vyzkoušet různé dávky nebo druhy dostupných léků, a až poté je teprve schopen předepsat nejúčinnější variantu léčby. Budoucí postup typu „pokus omyl“ by se tak již brzy mohl stát minulostí.

Text: Petr Smejkal