Eine Innenansicht der physiologischen Funktion

Diese Geschichte ist Teil einer Serie über die aktuellen Fortschritte in der Regenerativen Medizin. In diesem Artikel werden Fortschritte bei regenerativen Geräten und Technologien erörtert.

1999 definierte ich regenerative Medizin als eine Reihe von Eingriffen, die Gewebe und Organe, die durch Krankheiten geschädigt, durch Traumata verletzt oder durch die Zeit abgenutzt wurden, in ihre normale Funktion zurückversetzen. Ich beziehe das gesamte Spektrum chemischer, gen- und proteinbasierter Medikamente, zellbasierter Therapien und biomechanischer Interventionen ein, die dieses Ziel erreichen.

Eine Zukunft, in der mikroskopisch kleine Maschinen den menschlichen Körper durchqueren und auf Vitalfunktionen und Krankheiten achten, könnte viel näher sein, als Sie denken. Was einst eine Facette der Science-Fiction war, ist jetzt Realität, da neue einnehmbare Pillen zur Überwachung der Vitalwerte ihre ersten Versuche am Menschen absolvieren.

In einer Studie für Zellgerät, beschreiben Dr. Giovanni Traverso und Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology einen neuen Biosensor, den sie VM-Pille nennen. Die einnehmbare Kapsel enthält Sensoren, einen Mikroprozessor zum Sammeln von Informationen und ein Funkgerät zur Rückübertragung von Informationen an einen Arzt. Doch wie könnte eine solche Pille eingesetzt werden, um Menschen zu helfen? Hier werde ich ihre Erfindung analysieren und über ihre Verwendung im Kontext der regenerativen Medizin sprechen.

Wie Traverso und Kollegen anmerken, ist die einnehmbare Elektronik alles andere als eine neue Technologie. Die ersten Versuche mit solchen Geräten gehen auf die 1950er-Jahre zurück und verfolgten einfachere Messungen wie Temperatur und pH-Wert. Die VM-Pille ist jedoch weitaus fortschrittlicher.

Das Gerät ist 25 mm lang und damit etwa so groß wie das Multivitaminpräparat eines Erwachsenen. In einer versiegelten Kunststoffhülle befinden sich zwei Batterien, eine Verarbeitungseinheit, ein Beschleunigungsmesser und ein mit einer Antenne ausgestattetes Radio. Auf der Empfangsseite des Signals befindet sich eine Antenne, die in eine Datenüberwachungssoftware eingespeist wird.

Die Forscher diskutieren zwei mögliche Anwendungsfälle für das Gerät. Spekulativer ist die Erkennung einer Opioid-Überdosis. Für diejenigen, die mit einer Opioidabhängigkeit zu kämpfen haben oder denen starke Beruhigungsmittel verschrieben werden, könnte die VM-Pille kontinuierlich zusammen verwendet werden, um Atemdepressionen als Folge einer Opioidüberdosierung zu überwachen. Bei Erkennung könnte die VM-Pille Ersthelfer benachrichtigen, ähnlich einem für ältere Menschen entwickelten Lebensalarm-Knopfgerät.

Sie bestätigten die Nachweisfähigkeit der VM-Pille durch einen kontrollierten Schweinetest, bei dem einem Probanden 250 Mikrogramm Fentanyl verabreicht wurden. Zu diesem Zeitpunkt erkannte die VM-Pille die Überdosis aufgrund der verminderten Atmung sofort. Dem Probanden wurde dann eine 1-mg-Dosis Naloxon verabreicht und er erholte sich. Zu diesem Zeitpunkt stellte die VM-Pille auch eine Erholung der Atmung fest.

Die zweite Verwendung ist eine, die sie mit ihrem eigenen Versuch genauer untersuchen: die Schlafstudie. Bei der herkömmlichen Standard-Schlafbeobachtung muss man in einem medizinischen Labor schlafen, das an eine Reihe von Drähten angeschlossen ist, was zu Unbehagen und inkonsistenten Ergebnissen führt.

Schlafstudien mit der VM-Pille könnten eine Beobachtung zu Hause ermöglichen und gleichzeitig eine konsistentere Schlafeinstellung während der Datenerfassung aufrechterhalten.

Beim Vergleich der Genauigkeit der VM-Pille mit der des kabelgebundenen Polysomnographen stellten Traverso und Kollegen fest, dass die Pille fast so genau war wie das Standardüberwachungssystem für die Pflege. Die Genauigkeit der Atemfrequenz lag innerhalb eines Atemzugs pro Minute im Vergleich zum Laborsystem und die Herzfrequenz lag bei zwei bis drei Schlägen pro Minute, beides innerhalb einer angemessenen Fehlerspanne. Darüber hinaus konnte die VM-Pille auch erkennen, wenn Patienten den Atem anhielten oder Momente der Schlafapnoe erlebten. Sie fanden außerdem heraus, dass die VM-Pille ihre Genauigkeit auch dann beibehielt, wenn Patienten mit Schlafapnoe ihre Beatmungsgeräte verwendeten.

Was sind dann die Einschränkungen der VM-Pille? Zwei Dinge, die mir sofort in den Sinn kommen, sind Kosten und Nutzungsdauer. Um Letzteres zu beheben, kann die VM-Pille nur während des Transports im Körper eingenommen werden, d. h. im Durchschnitt etwa 36 Stunden. Dadurch werden Anwendungsfälle für die Langzeitüberwachung eingeschränkt.

Abhängig vom Preis pro Pille des Geräts müssen Patienten es außerdem wieder zurückholen, nachdem es den Verdauungstrakt passiert hat, was die Begeisterung für das Gerät wahrscheinlich schmälern wird. Wenn die Pille aufgrund ihrer Größe und ihres einfachen Designs relativ günstig ist, könnte sie dem Patienten in großen Mengen verschrieben werden, ähnlich wie normale Pillen, allerdings wurden in der Studie keine Kostenschätzungen vorgelegt.

Abgesehen von der Atem- und Herzfrequenzüberwachung könnten zukünftige Anwendungen der Pille durch Änderungen in ihrem Design entstehen, die zu anderen Möglichkeiten der Gesundheitsüberwachung führen würden. Dazu können die Gesundheit des Verdauungssystems, die Überwachung des Blutzuckers, die Erkennung von Krebszellen usw. gehören. Ich freue mich darauf, zu sehen, wie das System in den kommenden Jahren angepasst und umgesetzt wird.

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