Sensor que pode ser engolido se desenrola no estômago para monitorar a saúde gastrointestinal

Um sensor que pode ser engolido pode se desenrolar no estômago, registrando de forma não invasiva sinais do sistema nervoso para decifrar a digestão e a saúde intestinal de uma pessoa. A fita de eletrodos poderia, por exemplo, se aninhar no intestino para ajudar a diagnosticar doenças gastrointestinais ligadas à doença de Parkinson, de acordo com um novo estudo publicado na revista Nature Electronics.

A cápsula do tamanho de um comprimido contém um sensor longo e fino que se expande para se alinhar com a parede interna do estômago. Num experimento com porcos, o dispositivo mediu com precisão a atividade elétrica das células do estômago que controlam as contrações dos músculos lisos para digerir os alimentos. Em última análise, este dispositivo pode ajudar a diagnosticar distúrbios gastrointestinais, como gastroparesia ou paralisia do estômago e indigestão crônica.

“Temos ferramentas que são muito boas para medir o nosso coração, mas não temos ótimas ferramentas para medir o trato gastrointestinal”, diz Giovanni Traverso, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Ele compara a inovação a um eletrocardiograma, que monitora a atividade elétrica do coração.

Não existe equivalente de eletrocardiograma para o intestino, por isso os médicos devem implantar eletrodos por meio de cirurgia ou inserir eletrodos endoscopicamente através da abertura do corpo de um paciente sedado, diz Adam Gierlach, também do MIT e parte da equipe de pesquisa.

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Traverso e seus colegas desenvolveram o dispositivo ingerível “MiGUT” para monitorar o sistema nervoso do intestino, que consiste em centenas de milhões de neurônios, sem cirurgia invasiva. O sensor em forma de fita de 25 centímetros de comprimento do dispositivo contém uma linha de eletrodos de ouro e está alojado dentro de uma cápsula de resina impressa em 3D. Um adesivo solúvel em água cobre um orifício na cápsula. Quando o adesivo entra em contato com o fluido gástrico do estômago, ele se dissolve e o sensor se desenrola.

“Sempre gosto de pensar em como um dia poderíamos simplesmente enviar para você pelo correio no mesmo dia – essa pílula que você toma – e você nem precisa ir ao hospital”, diz Gierlach.

A pílula MiGUT ainda não está nesse estágio. Os pesquisadores sedaram porcos vivos para inserir endoscopicamente o MiGUT para posicionamento preciso no estômago. Este teste inicial mostrou que a cápsula e a fita desdobrada poderiam passar pelo sistema gastrointestinal dos porcos sem causar qualquer bloqueio.

A equipe também prendeu o dispositivo na parede do estômago de um porco por vários dias. Lá, o MiGUT monitorou com sucesso a atividade elétrica do estômago durante os períodos de sono e vigília, juntamente com as refeições.

Eventualmente, o dispositivo futurista poderá fornecer tratamentos para doenças intestinais através de estimulação elétrica a partir de eletrodos adicionais embutidos no sensor, diz Traverso. A sua equipe do MIT recebeu recentemente mais de 65 milhões de dólares em financiamento do governo dos EUA para desenvolver terapias médicas fornecidas por dispositivos ingeríveis.

O potencial do dispositivo versátil “representa um avanço significativo tanto no diagnóstico como no tratamento de distúrbios gastrointestinais”, diz Bozhi Tian, da Universidade de Chicago.

Também poderá um dia ajudar no estudo de doenças neurodegenerativas como o Parkinson, observa o artigo. Alterações na função intestinal podem aparecer cerca de 10 anos antes do surgimento de outros sintomas.

No artigo publicado, os pesquisadores descrevem o desenvolvimento de um dispositivo ingerível para eletrofisiologia gástrica.

Eles contextualizam que o sistema nervoso entérico (SNE) contém milhões de neurônios e células eletricamente ativas associadas que regulam a motilidade e a secreção hormonal no trato gastrointestinal (GI).

A disfunção na sinalização elétrica está associada a uma ampla gama de distúrbios gastrointestinais debilitantes. Estes incluem gastroparesia, que pode surgir de forma idiopática ou como complicação de diabetes, e dispepsia funcional, que tem uma prevalência mundial estimada de 10–30%.

Há também evidências crescentes de uma disfunção do eixo intestino-cérebro em muitos distúrbios neurológicos; relata-se que pacientes que desenvolvem Parkinson apresentam problemas precoces de motilidade gastrointestinal e problemas gastrointestinais são generalizados em pessoas com transtorno do espectro do autismo.

A capacidade de registrar dados eletrofisiológicos de alta qualidade do trato gastrointestinal e do sistema nervoso entérico, portanto, seria útil na compreensão de uma variedade de distúrbios e na melhoria dos cuidados de saúde por meio do diagnóstico precoce. No entanto, tais medições continuam a ser um desafio porque os eletrodos devem ser implantados cirurgicamente ou usados na pele, o que resulta num desequilíbrio entre a qualidade do sinal e a invasividade.

Neste estudo, relata-se um dispositivo ingerível para eletrofisiologia gástrica. O sistema não invasivo, denominado eletrofisiologia multimodal via rastreamento ingerível, gástrico e sem amarras (MiGUT), consiste em componentes eletrônicos encapsulados e uma fita de eletrodo de detecção que se desenrola no estômago após a entrega para fazer contato com a mucosa. O dispositivo então grava e transmite sinais biopotenciais sem fio para um receptor externo.

Mostrou-se que o dispositivo pode registrar sinais elétricos – incluindo ondas lentas gástricas, sinais de respiração e sinais cardíacos – em um modelo animal grande e pode monitorar a atividade de ondas lentas em animais que se movem e se alimentam livremente.

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Fontes:
Nature Electronics, publicação em 06 de maio de 2024.
New Scientist, notícia publicada em 06 de maio de 2024.