Инженеры изобрели вибрирующую «таблетку», обманывающую желудок
Новая капсула для перорального приема активируется при погружении в желудочный сок и вибрирует, создавая иллюзорное растяжение желудка. Размеры устройства — 31 на 10 миллиметров, оно имеет крошечный мотор и серебряно-оксидную батарею.
Специалисты Массачусетского технологического института вместе с гастроэнтерологами из Женской больницы Бригама при Гарвардской медицинской школе в США разработали новое перспективное устройство для избавления от лишних килограммов — вибрирующую капсулу, которая при попадании в желудок модулирует рецепторы его растяжения и создает иллюзию сытости. Статья об этом опубликована в журнале Science Advances.
Эпидемия ожирения — одна из главных проблем современного здравоохранения. От избыточного отложения жира в организме страдают почти 42% взрослого населения Соединенных Штатов Америки. В России ожирение имеют 3,5 миллиона человек, с 2009 года их число выросло на 36%.
Поскольку пациентам зачастую слишком сложно изменить образ жизни, а возможности фармакологической терапии ограничены, необходимы альтернативные методы борьбы с лишним весом. Авторы нового исследования предложили свою разработку — вибрирующий биоэлектронный проглатываемый стимулятор VIBES размером 31 на 10 миллиметров с крошечным мотором и батареей.
Суть в том, что это безопасное и простое в использовании устройство для приема внутрь выполняет механическую стимуляцию, вызывает иллюзорное растяжение желудка и помогает достичь чувства насыщения еще до приема пищи. Желудок растягивается во время еды, воздействуя на нервные окончания в стенках органа, которые посылают сигналы в мозг о том, что человек насытился.
«VIBES предназначен для перорального приема, поддержания контакта со слизистой оболочкой желудка, активации при погружении в желудочный сок, вибрации с амплитудой, достаточной для стимуляции внутриганглионарных ламинарных окончаний желудка в течение заданного периода времени, и для безопасного прохождения через желудочно-кишечный тракт», — рассказали разработчики.
Их капсула имеет желатиновую мембрану, которая растворяется спустя 4,3 ± 1,2 минуты после погружения в желудочный сок, высвобождая подпружиненный штифт, замыкающий цепь для активации вибрации. Так как проглатывание таблетки и ее прохождение через пищевод обычно занимают максимум одну минуту, VIBES гарантированно достигнет желудка до активации. Двигатель со смещенным валом расположен в специальном корпусе, обеспечивающем амплитуду смещения от двух до четырех миллиметров при питании от серебряно-оксидной батареи напряжением 1,55 ватта и емкостью 80 миллиампер-час.
Исследователи протестировали устройство, погружая ее в желудочный сок: VIBES вибрировала в среднем 38,3 ± 1,83 мин. Этот временной диапазон признали приемлемым, поскольку прием пищи обычно занимает от 20 до 30 минут, а первичное перемешивание содержимого желудка происходит примерно за час. Чтобы гарантировать, что виброкапсула не имеет уязвимых материалов, два таких устройства опускали в искусственный желудочный сок (pH 1,2) на 24 часа и в искусственную кишечную жидкость на 10 дней при температуре 37 градусов Цельсия. В итоге не было никаких изменений во внешнем корпусе капсул и внутри них, VIBES смогли успешно активироваться после инкубационного периода.
Эффективность разработки проверяли на свиньях (вес — 50-80 килограммов, возраст — четыре-шесть месяцев), так как анатомия их желудка аналогична человеческой. Животным вводили виброкапсулы, а затем измеряли электрическую активность части блуждающего нерва. В результате оказалось, что вибрации устройства вызывают эффект, напоминающий расширение желудка воздухом. Спустя четыре дня VIBES выводилась из организма.
Работа устройства вызывала у свиней изменения уровня гормонов, как и прием пищи, включая рост уровня инсулина и снижение уровня пептидного гормона грелина, вырабатывающегося «пустым» желудком и тонкой кишкой и вызывающего чувство голода. К тому же подопытные ели примерно на 40% меньше, чем контрольная группа, которая не получила VIBES, и были менее активны после еды. Побочных эффектов вроде рвоты или диареи исследователи не зафиксировали.
Они планируют усовершенствовать разработку и подробнее изучить ее влияние на организм. В частности, пока не удалось подтвердить, что виброкапсула поможет худеть, ведь участвовавшие в испытаниях свиньи были молодыми и продолжали расти. Вероятно, следующим этапом станут тесты на собаках, а затем, если найдется финансирование, через два-три года можно будет испытать VIBES на людях.
Клинический психолог Том Хильдебрандт напомнил, что разработчикам придется ответить и на некоторые другие вопросы. К примеру, как человек будет ощущать вибрирующую капсулу внутри себя? Кроме того, нервные окончания стенок желудка у пациентов, страдающих ожирением, могут быть менее чувствительными к растяжению. Следовательно, пока нет гарантий, что они будут реагировать на вибростимуляцию так же, как люди без этого состояния.