Sep 26 2023 - Numa revisão recente publicada na revista Gut, os investigadores discutiram a utilização de cápsulas inteligentes e robóticas para amostragem e detecção do intestino. Eles descreveram os benefícios e limitações destes dispositivos miniaturizados, ao mesmo tempo que identificaram as suas aplicações potenciais na medicina personalizada, na dieta e no diagnóstico precoce de várias doenças intestinais crónicas, incluindo o cancro.
Estudo: Cápsulas inteligentes para detecção e amostragem do intestino: status, desafios e perspectivas. Crédito da imagem: SewCreamStudio/Shutterstock.com
Background
O trato gastrointestinal (GI) humano tem até nove metros de comprimento, com quatro segmentos estrutural e funcionalmente distintos, nomeadamente o esôfago, o estômago, o intestino delgado e o intestino grosso. O trato é colonizado por diversas bactérias, fungos e archaea, uma coleção de cerca de 1.013 microrganismos. A microbiota intestinal fermenta as fibras, fornece nutrientes essenciais e é agora conhecida por ser um marcador de saúde.
É relatado que a disbiose desses organismos está associada à inflamação, envelhecimento, bem como a doenças como diabetes, obesidade, doenças metabólicas, disfunção arterial e câncer. A coleta de amostras fecais é o método não invasivo mais comum empregado para estudar a microbiota intestinal.
No entanto, a amostra coletada de fezes pode não descrever com precisão a microflora do local da doença, faltando assim informações espaço-temporais importantes. As biópsias podem não ser métodos confiáveis para amostragem de microrganismos e são limitadas pelos riscos do procedimento.
Desde o advento dos endoscópios de cápsulas minúsculas e ingeríveis no início dos anos 2000, a nossa compreensão do intestino, da microflora associada e das suas ligações com a saúde geral melhorou muito. Esta revisão centra-se nos últimos avanços em detecção e amostragem intestinal e no seu papel potencial no diagnóstico e tratamento de doenças e na monitorização da saúde.
Cápsulas inteligentes para detecção intestinal
Embora o diagnóstico de doenças relacionadas ao intestino na era anterior dependesse amplamente do uso de raios X, endoscopia e cirurgia, o campo progrediu gradualmente para o uso de cápsulas engolidas com cerca de 3 cm x 1 cm de tamanho, que podiam transmitir informações no pH, temperatura e pressão do intestino. Esses dispositivos evoluíram muito desde então, superando os desafios relacionados ao seu movimento dentro do intestino, bem como aos seus efeitos adversos.
Os endoscópios de cápsulas inteligentes disponíveis comercialmente podem transmitir imagens do revestimento intestinal, encontrando aplicações clínicas em detecção, administração de medicamentos e monitoramento de doenças intestinais. Cápsulas inteligentes, incluindo a cápsula Bravo reflex, a cápsula alphaOne e a cápsula Heidelberg pH, têm sido usadas para medir o pH de várias seções do trato gastrointestinal. Cápsulas inteligentes como eCelsius e myTemp podem ser usadas para medir continuamente a temperatura central do intestino, especialmente em atletas durante o exercício, o que não é possível convencionalmente.
A medição das forças peristálticas (que também governam o movimento in vivo das cápsulas) é facilmente possível utilizando estes dispositivos. As cápsulas SmartPill e Bravo têm sido usadas para medir a pressão e o tempo de trânsito dos alimentos dentro do intestino para detectar condições como prisão de ventre, acalasia e dismotilidade. A cápsula de gás Atmo foi testada em humanos por sua capacidade de medir gases e identificar a origem da geração de gases dentro do intestino.
Cápsulas robóticas para amostragem intestinal
Apesar desses benefícios, as imagens inteligentes baseadas em cápsulas não capturam a riqueza de informações disponíveis no intestino humano. As cápsulas robóticas abordam essa lacuna, permitindo a coleta de amostras na forma de tecidos e/ou fluidos e permitindo seu exame detalhado pós-recuperação.
Cápsulas robóticas, equipadas com lâminas e lâminas de barbear em designs cilíndricos, baseados em farpas, baseados em tesouras e baseados em ímãs, têm sido usadas para coletar pequenas amostras de tecido por meio de biópsia da parede intestinal, proporcionando uma vantagem sobre os dispositivos tradicionais amarrados.
Além disso, cápsulas robóticas podem ser projetadas para extrair amostras de conteúdo do intestino na forma de fluidos, muco, microflora e esfoliantes. Vários desses designs foram patenteados desde 1957.
Protótipos laboratoriais e comerciais
Três tipos de protótipos de laboratório são descritos na literatura: passivos, ativos e dinâmicos. As cápsulas passivas podem ser osmóticas ou à base de gelatina; seu revestimento se dissolve ao entrar em contato com o fluido alvo no lúmen intestinal. No entanto, eles são limitados por um tempo de amostragem mais longo e pela falta de controle no intestino.
As cápsulas de amostragem ativas utilizam sistemas microeletromecânicos (MEMS) que acionam o processo de amostragem no local alvo. Eles podem ser baseados em motor, sucção a vácuo ou atuação magnética em seu mecanismo de ação. Enquanto as cápsulas ativas e passivas coletam amostras do conteúdo do lúmen intestinal, as cápsulas dinâmicas também podem coletar amostras da parede intestinal.
Embora as cápsulas dinâmicas possam raspar e extrair amostras microbianas da camada mucosa, um local anteriormente inexplorado, ainda não foram realizados ensaios in vivo para avaliar a sua eficácia.
Perspectivas futuras
Cápsulas inteligentes e robóticas permitiram medições minimamente invasivas, rápidas e precisas de vários parâmetros intestinais. No entanto, cápsulas multitarefa que podem detectar e coletar amostras de vários locais e medir vários parâmetros intestinais em uma única execução ainda precisam ser desenvolvidas e testadas. Além disso, a localização automática do local alvo e o funcionamento de forma independente são características desejáveis que poderiam ser introduzidas nestas cápsulas. O desenvolvimento de opções de baixo custo e a facilitação do seu funcionamento através de computadores e da Internet poderiam reduzir os encargos com os cuidados de saúde associados à utilização destes dispositivos em instalações médicas e em ambientes domésticos.
Em conclusão, o desenvolvimento de cápsulas ingeríveis avançadas no futuro para detecção e amostragem do intestino poderia ajudar no diagnóstico precoce de doenças, permitindo ao mesmo tempo uma monitorização fácil da saúde dos pacientes, melhorando assim os resultados clínicos. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: News-medical.
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