При разработке микроскопических устройств, прикрепляющихся к слизистой оболочке кишечника, авторы изобретения из университета Джона Хопкинса вдохновлялись паразитическими червями, которые используют свои острые крюкообразные зубы для закрепления в стенке кишечника.

Устройства сделаны из металлических материалов и покрыты тонким слоем парафина, чувствительного к температуре окружающей среды. Размер устройства около пылинки, при этом оно способно переносить препараты и постепенно высвобождать действующее вещество.

Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.

Постепенное и продленное высвобождение препарата – одна из самых актуальных задач медицинской инженерии. Главная проблема подобных устройств состоит в том, что они могут полностью пройти через желудочно-кишечный тракт, не успев выделить достаточное количество вещества. Констрикция и расслабление мышц ЖКТ делает возможным продленное использование препарата на достаточно длительное время и таким образом пациент успевает получить полную дозу лекарственного средства.

Устройство работает следующим образом: при достижении на поверхности парафиновой оболочки температуры тела, она начинает расплавляться и устройство автоматически присоединяется к стенке толстой кишки. Крошечный шестиконечный девайс погружается в слизистую оболочку и остается в прикрепленном состоянии, одновременно выделяя препарат с постоянной скоростью. В определенный момент часть устройства теряет возможность к прикреплению и ткани кишечника остаются интактными благодаря перистальтике кишечника.

Описываемое устройство. Источник: Johns Hopkins University

В отличии от других аналогичных устройств, работающих на электричестве, беспроводных сигналах или с помощью других форм внешнего контроля, функционал данного изобретения основан исключительно на термомеханических принципах.

Работа устройства была проверена в экспериментах на животных моделях с использованием обезболивающих препаратов. Результаты показали, что концентрация лекарственного вещества была выше в группе с утройством по сравнению с контрольной группой; длительность действия препарата составила около 12 часов в сравнении с 2 часами у контрольной группы, соответственно.