Mide ve bağırsaklarda geçici olarak kullanılan tıbbi cihazların önündeki önemli sorunlardan biri, bu cihazlara nasıl enerji sağlanacağı. Bilim insanlarının geliştirdiği yeni bir pil ise işini tamamladıktan sonra sindirim sistemi içinde kademeli biçimde çözünerek bu soruna farklı bir yaklaşım getiriyor. Domuzlarda yapılan ilk deneylerde üç güne kadar enerji sağlayan pilin, gelecekte insanlarda kullanılan yutulabilir tıbbi cihazlara güç vermesi hedefleniyor.
Nature Chemical Engineering dergisinde yayımlanan çalışmada iki farklı pil modeli hazırlandı. Bunlardan küçük olanı standart bir jelatin kapsülün içine sığabilecek boyutlara sahip. Daha yüksek kapasiteli ikinci model ise daha fazla enerji gerektiren uygulamalar için tasarlandı. Domuzlar üzerindeki testlerde her iki pil de üç güne kadar kararlı biçimde çalıştı. Küçük model, yemek borusuna yerleştirilen ve ilacın yutulduğunu algılayan kablosuz bir tanımlama etiketine enerji sağladı. Büyük model ise mideyi elektriksel olarak uyararak kandaki açlık hormonu seviyesini artıran yutulabilir bir kapsülü çalıştırmak için kullanıldı.
Geleneksel yutulabilir cihazlarda kullanılan pillerin zararlı maddelerin dışarı sızmasını engellemek amacıyla güçlü biçimde yalıtılması gerekiyor. Bu durum pillerin boyutlarını büyütürken, sindirim sisteminde geçici olarak kullanılacak cihazların tasarımını da zorlaştırabiliyor. Yeni pilde ise vücudun tolere edebileceği ve zamanla çözünebilen malzemeler tercih edildi. Anotta magnezyum alaşımı, katotta molibden trioksit ile aktif karbon bulunuyor. Selüloz nanofibriller pilin ince, gözenekli ve kağıda benzeyen yapısını oluşturuyor.
Kaplama çözünme hızını kontrol ediyor
Pilin mide asidine ulaştığı anda hızla parçalanmasını önlemek için dış yüzeyinde balmumu ve kandelilla mumundan oluşan bir kaplama kullanıldı. Böylece pil belirli bir süre boyunca çalışmayı sürdürürken, daha sonra sindirim sistemi içinde kademeli olarak çözünüyor. Pil ve biyoçözünür bileşenleri sonunda tamamen ortadan kalkabiliyor. Ancak mide uyarımı deneyinde kullanılan elektronik devre kartı henüz aynı özelliğe sahip değil. Bu parça domuzların sindirim sisteminden doğal yollarla dışarı atıldı.
Araştırmacılara göre cihazın bütün parçalarının vücutta tamamen emilebilir hale getirilmesi, bağırsaklarda kalıntı nedeniyle oluşabilecek tıkanma riskini de ortadan kaldırabilir.
Ekip bundan sonraki aşamada üretim standartlarını geliştirmeyi ve dış kaplamanın kalınlığını değiştirerek pilin çalışma süresini daha öngörülebilir hale getirmeyi amaçlıyor. Böylece kullanım süresinin ihtiyaca göre birkaç saatten birkaç güne kadar ayarlanabilmesi planlanıyor.
Teknoloji şimdilik yalnızca domuzlarda denendi. Araştırmacılar yaklaşık iki yıl içinde insanlı klinik deneylere geçmeyi hedefliyor. İnsanlarda da güvenli ve etkili olduğunun gösterilmesi halinde, geçici mide-bağırsak cihazlarının cerrahi müdahaleye ihtiyaç duyulmadan kullanılmasının önü açılabilir.