為可以吞咽的傳感器提供動(dòng)力，助力智慧醫(yī)療

可攝入傳感器的未來可能是硅基電路和可生物降解材料的混合體，電池由營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)制成并依靠胃液運(yùn)行。

至少，這是卡內(nèi)基梅隆大學(xué)材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程助理教授克里斯托弗貝廷格的愿景。他的團(tuán)隊(duì)正在研究可食用電子產(chǎn)品以及為它們供電的方法?？蓴z入傳感器可以提供細(xì)菌感染早期跡象的腸道檢查，尋找克羅恩病等胃腸道疾病的癥狀，監(jiān)測(cè)藥物的攝入，甚至研究人體內(nèi)的微生物組。

我認(rèn)為很多人通過外部射頻手波為這些設(shè)備供電，但身體是一個(gè)非常好的法拉第籠"

一些可攝入的傳感器，例如含有攝像頭的透明藥丸，可以近距離檢查胃腸道，已經(jīng)存在，但它們存在卡住并需要手術(shù)移除的風(fēng)險(xiǎn)。研究人員正在研究由明膠和靛藍(lán)等生物相容性材料制成的設(shè)備。Bettinger 認(rèn)為訣竅是用硅制造邏輯電路，利用該技術(shù)的復(fù)雜性，但將它們封裝在，比方說，一種可生物降解的水凝膠中，這種水凝膠可以從狹窄的開口中擠出。其他部件，如天線和電池，將由有機(jī)材料和其他生物安全材料制成。

“如果你真的想在臨床環(huán)境中使用這些，我們認(rèn)為硅非常好，”貝廷格說，他在最新一期的生物技術(shù)趨勢(shì)中撰寫了一篇關(guān)于下一代設(shè)備的評(píng)論文章。

主要問題之一是如何為傳感器供電。“我認(rèn)為很多人通過外部 RF 用手波為這些設(shè)備供電，”他說，“但身體是一個(gè)非常好的法拉第籠”，這將阻止射頻能量到達(dá)傳感器。他的團(tuán)隊(duì)制造了一種電池，其陰極由黑色素(使頭發(fā)和皮膚著色的色素)制成，陽(yáng)極由氧化錳制成，錳是一種在神經(jīng)功能中發(fā)揮作用的礦物質(zhì)。電池采用開放式設(shè)計(jì)，因此當(dāng)它撞擊胃部時(shí)，胃腸液充當(dāng)電解質(zhì)并傳輸電流，就像救生衣掉入海水中時(shí)應(yīng)急燈亮起一樣。 在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，它可提供長(zhǎng)達(dá) 20 小時(shí)的 5 毫瓦功率。

各種礦物質(zhì)，如錳、鎂和銅被認(rèn)為是必需的營(yíng)養(yǎng)素，可用于制造電子產(chǎn)品，其用量低于美國(guó) 食品和藥物管理局的“每日推薦攝入量”，這應(yīng)該有助于說服該機(jī)構(gòu)相信它們的安全性，Bettinger說。“我們認(rèn)為我們可以去 FDA 并說，'這是一種電池化合物，由已經(jīng)存在于我們體內(nèi)的物質(zhì)和水組成，'”他解釋道。即使是硅，如果它與身體相互作用，也會(huì)變成硅酸，這對(duì)健康有一定好處。

至于黑色素，Bettinger 說，“一份魷魚墨意大利面中的黑色素已經(jīng)比我們電池中的黑色素多了?！?

食用電子產(chǎn)品的愿景可能并不遙遠(yuǎn)。位于加利福尼亞州紅木海岸的Proteus Digital Health已經(jīng)制造了一種可吸收傳感器，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到貼在皮膚上的貼片上。本月早些時(shí)候，他們和日本東京的Otsuka Pharmaceutical向 FDA 提交了藥物與智能藥丸的首次組合申請(qǐng)。然后希望出售一種 Abilify 藥丸，一種治療精神障礙的藥物，其中嵌入了 Proteus 傳感器以監(jiān)測(cè)藥物攝取。