I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della Harvard Medical School hanno sviluppato un nuovo dispositivo che, una volta ingerito, può monitorare in tempo reale l’attività dello stomaco. Sembra fantascienza, ma grazie ai recenti progressi tecnologici, è diventato realtà
Un dispositivo non invasivo per il monitoraggio del sistema nervoso enterico
Indice dei contenuti
Dispositivo. ll sistema nervoso enterico (ENS) è una componente del sistema nervoso autonomo che gestisce autonomamente molte funzioni digestive. Spesso chiamato “il secondo cervello“ per la sua complessità e indipendenza, si compone di due principali plessi di neuroni:
- Il plesso mienterico (di Auerbach), situato tra gli strati muscolari del tratto gastrointestinale e responsabile della motilità intestinale;
- Il plesso sottomucoso (di Meissner), situato nella sottomucosa, che regola la secrezione e il flusso sanguigno della mucosa intestinale.
L’ENS contiene neuroni sensoriali, motori e interneuroni. I primi rilevano stimoli meccanici, chimici e osmotici nel lume intestinale. I neuroni motori controllano la contrazione della muscolatura liscia e la secrezione delle ghiandole. Gli interneuroni collegano i neuroni sensoriali ai motoneuroni, formando circuiti riflessi locali. Questo sistema utilizza vari neurotrasmettitori, tra cui acetilcolina, serotonina, dopamina, ossido nitrico e molti neuropeptidi.
Ruolo dell’ENS
L‘ENS coordina le contrazioni ritmiche della muscolatura liscia per spingere il cibo attraverso il tratto digestivo. Inoltre, regola i movimenti segmentari per miscelare il contenuto intestinale. Nello specifico, manda segnali elettrici che controllano anche la secrezione di enzimi digestivi, acidi gastrici e muco dalle ghiandole presenti nel tratto gastrointestinale, oltre a modulare il rilascio di bicarbonato per neutralizzare l’acidità dello stomaco nel duodeno. Inoltre, regola il flusso sanguigno nella mucosa intestinale per ottimizzare l’assorbimento dei nutrienti.
L’ENS è capace di rispondere a stimoli locali senza input dal sistema nervoso centrale (SNC). Ad esempio, la distensione delle pareti intestinali può innescare riflessi che aumentano la motilità e la secrezione.
Quando il meccanismo si inceppa
Tuttavia, condizioni come la gastroparesi, una condizione medica in cui lo svuotamento dello stomaco è ritardato o bloccato, senza che vi sia un’ostruzione fisica e la dispepsia funzionale sono spesso associate a disfunzioni in questi segnali elettrici.
Monitorarli in maniera attesa e precisa è quindi essenziale per la diagnosi e il trattamento di queste patologie.
Novità della tecnologia
Di recente, un team di ricerca del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della Harvard Medical School, ha sviluppato un dispositivo ingeribile rivoluzionario progettato per registrare l’attività elettrofisiologica all’interno del sistema gastrico umano. Il marchingegno, presentato su Nature Electronics, consiste in un modulo elettronico contenente elettrodi flessibili, racchiusi in una capsula 3D biocompatibile che può essere ingerita dal paziente.
MiGut
MiGut (acronimo di elettrofisiologia multimodale tramite tracciamento ingeribile gastrico), funziona registrando segnali biopotenziali, appunto gli impulsi elettrici prodotti dai muscoli dello stomaco durante il processo di digestione. Questi forniscono informazioni preziose sui pattern di contrazione muscolare, sulla motilità e sul funzionamento generale del sistema gastrico, consentendo ai medici di monitorare l’attività elettrofisiologica dell’apparato digerente in tempo reale.
Una volta recepiti, i segnali vengono trasmessi a un ricevitore esterno wireless, che consente ai medici di monitorare in tempo reale l’attività elettrica del sistema gastrico.
Gi esperimenti sui maiali
Finora, il dispositivo è stato testato con successo su modelli animali (maiali), anestetizzati. Ha infatti dimostrato la sua capacità di registrare segnali di alta qualità e la sua sicurezza all’interno del corpo vivo. I risultati suggeriscono che MiGUT potrebbe rappresentare un passo avanti significativo nella diagnosi e nel trattamento dei disturbi gastrointestinali, offrendo un metodo non invasivo per ottenere informazioni dettagliate sull’attività interna del corpo.
Applicazioni cliniche e benefici
Il dispositivo può essere utilizzato per rilevare anomalie nella motilità gastrica, diagnosticare condizioni come la gastroparesi.
«La capacità di registrare dati elettrofisiologici di alta qualità dal tratto gastrointestinale e dal sistema nervoso enterico è utile per comprendere una varietà di disturbi. Serve inoltre a migliorare l’assistenza sanitaria attraverso la diagnosi precoce». Questo il commento degli autori Siheng Sean You, Adam Gierlach e i loro colleghi.
«Tuttavia, tali misurazioni rimangono impegnative perché gli elettrodi devono essere impiantati chirurgicamente o indossati sulla pelle. Il che si traduce in un compromesso tra qualità del segnale e invasività. Segnaliamo un dispositivo ingeribile per l’elettrofisiologia gastrica».
Prospettive future
Il dispositivo è attualmente in fase di valutazione attraverso ulteriori test sugli animali e potenziali studi clinici sull’uomo. Questo processo di valutazione è necessario per determinare l’efficacia, la sicurezza e l’affidabilità del dispositivo nell’ambiente umano, oltre a confermare la sua capacità di monitorare l’attività gastrica in condizioni reali.
Il successo dell’apparecchio potrebbe catalizzare lo sviluppo di ulteriori dispositivi medici ingeribili, in grado di migliorare la diagnosi precoce, il monitoraggio continuo e l’approccio personalizzato alle condizioni mediche complesse.
Fonti
Siheng Sean You et al. Un dispositivo ingeribile per l’elettrofisiologia gastrica, Nature Electronics