La tendencia de hoy podría ser la tecnología portátil, pero un equipo de investigación en Melbourne, Australia, busca avances importantes con la variedad ingerible. Esta semana, Kourosh Kalantar-zadeh y sus colegas de la Universidad RMIT publicaron un artículo en Trends in Biotechnology que describe el potencial de las cápsulas electrónicas ingeribles para proporcionar mediciones precisas de gases intestinales. Dichas tecnologías, argumentan, ofrecerían una visión más profunda y en tiempo real de las actividades de los gases dentro del cuerpo y sus presuntas relaciones con ciertas enfermedades.
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Nuestro sistema digestivo es más que solo órganos internos en el trabajo. También necesitamos nuestro microbioma intestinal, un ecosistema completo de diversas bacterias que ayuda a descomponer los alimentos que comemos por fermentación. Aunque algunos de los gases intestinales que emitimos se deben al aire ingerido, otros se crean cuando diferentes bacterias que forman el microbioma metabolizan sustancias en el intestino.
Algunos estudios sugieren que ciertos gases pueden ser marcadores útiles del estado de salud de una persona. Por ejemplo, las bacterias reductoras de sulfato producen sulfuro de hidrógeno, que se ha relacionado con el síndrome del intestino irritable. También se han establecido conexiones entre la presencia de algunos gases intestinales y la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer de colon. Si estos gases pueden detectarse y controlarse con precisión, la información podría ayudar a impulsar la investigación sobre las causas de estas enfermedades.
"El efecto del intestino humano sobre las enfermedades gastrointestinales consume una parte significativa del gasto en atención médica cada año en todo el mundo", señala Kalantar-zadeh, enfatizando su nuevo enfoque como una forma rentable de ayudar a descifrar el impacto del intestino en la salud general. Profesor y microbiólogo de Stanford David Relman está de acuerdo: "En general, la capacidad de monitorear las funciones microbianas de la comunidad, o los servicios del ecosistema, dentro del intestino es una necesidad crítica y podría aumentar sustancialmente nuestra comprensión de sus operaciones".
Hoy en día, los gases producidos por el microbioma intestinal pueden medirse utilizando un dispositivo externo muy similar a un alcoholímetro. Sin embargo, una parte importante de los datos se pierde en el proceso, porque los gases se absorben o se difunden antes de que el sujeto tenga la oportunidad de exhalar. Otra técnica implica analizar la materia fecal, que enfrenta desafíos similares dado el lapso de tiempo involucrado, junto con la dificultad de conectar puntos de datos sobre la presencia de un gas con lugares exactos en el tracto digestivo, explica Lawrence David, profesor asistente que estudia microbiomas en Duke.
Kalantar-zadeh se propuso buscar un método directo que potencialmente podría producir lecturas más precisas y completas.
Su análisis aterrizó en dos estrategias: sistemas de fermentación fecal y cápsulas de gas ingerible. En el primer método, la materia fecal se incuba en condiciones que simulan las del intestino grueso. Las heces contienen bacterias del intestino, por lo que su fermentación imita los tipos de reacciones que tienen lugar dentro del cuerpo. El segundo es, con mucho, el método de muestreo más directo: llevar el trabajo de laboratorio directamente al intestino a través de una píldora electrónica.
"Las dos prácticas no son invasivas y, en comparación con los métodos relevantes, son mucho más precisas, ya que toman las muestras de gas donde se producen", dice Kalantar-zadeh.
Una ilustración de cómo podría ser una cápsula electrónica de rastreo de gases. (Kourosh Kalantar-zadeh) Las cápsulas de monitoreo de gases, pronosticadas por Kalantar-zadeh para costar menos de $ 10 por pieza, parecen tabletas que los pacientes pueden tragar. En cada cápsula se incluyen dos componentes clave: un sensor que monitorea la presencia de diferentes gases intestinales y una batería que sirve como fuente de alimentación. Los desarrollos recientes en tecnología han llevado a sensores de gas que tienen menos de 10 milímetros de largo. El sensor está conectado a un microprocesador y un transmisor inalámbrico que transporta los datos a un grabador externo.
Los componentes electrónicos están encerrados en una cápsula impermeable capaz de soportar la alta humedad del intestino, pero con una membrana permeable a los gases cerca del sensor. Los sensores drenan grandes cantidades de energía porque funcionan a altas temperaturas, por lo que Kalantar-zadeh cree que las baterías de iones de litio son la fuente de energía óptima debido a su alto voltaje y capacidad de carga.
Las cápsulas se basan en la micro-tecnología establecida por sensores ingeribles de pH, presión y temperatura como SmartPill y cámaras endoscópicas que los pacientes pueden tragar para capturar imágenes del tracto digestivo. El período de tiempo que cada cápsula de gas permanecería dentro del cuerpo depende de la rapidez con que opera el tracto digestivo de una persona, que varía de uno a varios días, dice Kalantar-zadeh. Junto con colaboradores de la Universidad de Melbourne, la Universidad de Monash y CSIRO, su equipo actualmente está probando prototipos de píldoras en cerdos. Su objetivo es publicar estos resultados pronto y luego esperan obtener la aprobación para ensayos clínicos con humanos.
Gelman y David están entusiasmados con la perspectiva de esta tecnología, junto con la gran cantidad de datos que finalmente podría recopilar. Recopilar una masa crítica de información es el siguiente paso clave para obtener una comprensión sólida del impacto que los gases intestinales tienen en las condiciones y tratamientos de salud, señalan.
"La utilidad clínica requerirá muchos más datos y conocimientos sobre qué componentes se correlacionan y predicen la salud y la enfermedad del ecosistema", dice Relman.
