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

Um sensor que pode ser engolido pode se desenrolar no estômago¹, registrando de forma não invasiva sinais² do sistema nervoso³ para decifrar a digestão⁴ e a saúde⁵ 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 Parkinson⁶, 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 estômago¹. Num experimento com porcos, o dispositivo mediu com precisão a atividade elétrica das células⁷ do estômago¹ que controlam as contrações dos músculos⁸ lisos para digerir os alimentos. Em última análise, este dispositivo pode ajudar a diagnosticar distúrbios gastrointestinais, como gastroparesia⁹ ou paralisia¹⁰ do estômago¹ e indigestão crônica.

“Temos ferramentas que são muito boas para medir o nosso coração¹¹, 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 eletrocardiograma¹², que monitora a atividade elétrica do coração¹¹.

Não existe equivalente de eletrocardiograma¹² 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.

Leia sobre "O processo de digestão⁴ e absorção de alimentos" e "Videoendoscopia por cápsula".

Traverso e seus colegas desenvolveram o dispositivo ingerível “MiGUT” para monitorar o sistema nervoso³ do intestino, que consiste em centenas de milhões de neurônios¹³, 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 estômago¹, 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 estômago¹. 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 estômago¹ de um porco por vários dias. Lá, o MiGUT monitorou com sucesso a atividade elétrica do estômago¹ 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 diagnóstico¹⁴ 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 sintomas¹⁵.

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

Eles contextualizam que o sistema nervoso³ entérico (SNE) contém milhões de neurônios¹³ e células⁷ 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 gastroparesia⁹, que pode surgir de forma idiopática¹⁶ ou como complicação de diabetes¹⁷, e dispepsia¹⁸ funcional, que tem uma prevalência¹⁹ mundial estimada de 10–30%.

Há também evidências crescentes de uma disfunção do eixo intestino-cérebro²⁰ 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 nervoso³ entérico, portanto, seria útil na compreensão de uma variedade de distúrbios e na melhoria dos cuidados de saúde⁵ por meio do diagnóstico¹⁴ precoce. No entanto, tais medições continuam a ser um desafio porque os eletrodos devem ser implantados cirurgicamente ou usados na pele²¹, o que resulta num desequilíbrio entre a qualidade do sinal²² 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 estômago¹ após a entrega para fazer contato com a mucosa²³. O dispositivo então grava e transmite sinais² biopotenciais sem fio para um receptor externo.

Mostrou-se que o dispositivo pode registrar sinais² elétricos – incluindo ondas lentas gástricas, sinais² de respiração e sinais² cardíacos – em um modelo animal grande e pode monitorar a atividade de ondas lentas em animais que se movem e se alimentam livremente.

Veja também sobre "Gastroparesia⁹", "Má digestão⁴" e "As relações entre intestino e cérebro²⁰".

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