गोली जो केवल घुलने से अधिक करती है
विनम्र गोली को एक मौलिक उन्नयन मिल रहा है। इंजीनियर और चिकित्सा शोधकर्ता निगलने योग्य इलेक्ट्रॉनिक कैप्सूल विकसित कर रहे हैं — स्मार्ट पिल्स — जो निष्क्रिय दवा वितरण से कहीं आगे जाते हैं। ये उपकरण सक्रिय मार्गदर्शन के तहत गैस्ट्रोइंटेस्टिनल ट्रैक्ट के माध्यम से नेविगेट कर सकते हैं, सटीक रूप से लक्षित स्थानों पर चिकित्सीय पेलोड जारी कर सकते हैं, वास्तविक समय में शारीरिक स्थितियों की निगरानी कर सकते हैं, और यहां तक कि ऊतक बायोप्सी भी कर सकते हैं — सब कुछ एक कैप्सूल से जो पानी के गिलास के साथ निगलने के लिए काफी छोटा है।
निगलने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स की अवधारणा पूरी तरह से नई नहीं है। कैमरा कैप्सूल जो छोटी आंत के आंतरिक भाग को फोटोग्राफ करते हैं, दो दशकों से अधिक समय से उपलब्ध हैं, जो डॉक्टरों को क्रॉन्स रोग और अस्पष्ट गैस्ट्रोइंटेस्टिनल रक्तस्राव जैसी स्थितियों का निदान करने के लिए पारंपरिक एंडोस्कोपी का एक गैर-आक्रमणकारी विकल्प देते हैं। लेकिन स्मार्ट पिल्स की अगली पीढ़ी क्षमता में एक क्वांटम छलांग का प्रतिनिधित्व करती है, निष्क्रिय पर्यवेक्षकों को सक्रिय चिकित्सीय एजेंटों में परिवर्तित करती है।
सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक्स, बायोकम्पैटिबल सामग्री, माइक्रो-इलेक्ट्रोमेकेनिकल सिस्टम (MEMS), और वायरलेस पावर ट्रांसमिशन में प्रगति का अभिसरण इसे एक बड़ी विटामिन की तरह एक कैप्सूल में कार्यक्षमता की अद्भुत मात्रा पैक करना संभव बना दिया है। परिणाम चिकित्सा उपकरणों की एक नई श्रेणी है जो यह बदल सकती है कि हम आंत की बीमारियों का निदान और इलाज कैसे करते हैं — और संभवतः इससे परे।
लक्षित दवा वितरण
स्मार्ट पिल्स के सबसे आशाजनक अनुप्रयोगों में से एक गैस्ट्रोइंटेस्टिनल ट्रैक्ट के भीतर लक्षित दवा वितरण है। कई दवाएं मौखिक रूप से ली जाने पर खराब तरीके से अवशोषित होती हैं क्योंकि वे पेट के एसिड द्वारा नष्ट हो जाती हैं, पाचन एंजाइम द्वारा टूट जाती हैं, या आंत से गुजरती हैं और उन कोशिकाओं तक नहीं पहुंचती जिन्हें वे प्रभावित करने की आवश्यकता है। जैविक दवाएं — इनसुलिन, एंटीबॉडी, और RNA-आधारित चिकित्सा सहित — विशेष रूप से अपघटन के लिए असुरक्षित हैं और आमतौर पर इंजेक्शन द्वारा प्रशासित किए जाने चाहिए।
स्मार्ट पिल्स इस समस्या को दवा के पेलोड की रक्षा करके संबोधित करते हैं जब तक कि यह सर्वोत्तम अवशोषण साइट तक नहीं पहुंचता, फिर एक नियंत्रित तंत्र के माध्यम से इसे जारी करते हैं। कुछ डिज़ाइन pH-संवेदनशील कोटिंग का उपयोग करते हैं जो केवल छोटी आंत के क्षारीय वातावरण में घुलते हैं। अन्य सक्रिय रूप से ट्रिगर किए गए रिलीज सिस्टम का उपयोग करते हैं: ऑनबोर्ड सेंसर विशिष्ट स्थितियों का पता लगाते हैं — pH स्तर, तापमान, एंजाइम सांद्रता, या यहां तक कि रोग बायोमार्कर की उपस्थिति — और माइक्रो-वाल्व या माइक्रो-सुई को दवा के पेलोड को तैनात करने के लिए संकेत देते हैं।
सबसे उन्नत डिज़ाइनों में माइक्रो-सुई सरणियां हैं जो आंत की दीवार के माध्यम से सीधे दवाएं इंजेक्ट कर सकते हैं और अंतर्निहित ऊतक में, म्यूकोसल बाधा को पूरी तरह से बायपास कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण इनसुलिन वितरित करने के लिए विशेष वादा दिखाया है, संभवतः उन इंजेक्शन का एक मौखिक विकल्प प्रदान करता है जो लाखों मधुमेह रोगी दैनिक रूप से सहन करते हैं। शुरुआती अध्ययनों से पता चला है कि माइक्रो-सुई से लैस कैप्सूल इनसुलिन को जैव उपलब्धता के साथ वितरित कर सकते हैं जो subcutaneous injection के समान है — एक परिणाम जो सिर्फ एक दशक पहले काल्पनिक लगता होता।
दायरे के बिना बायोप्सी
शायद इससे भी अधिक उल्लेखनीय ऊतक बायोप्सी करने में सक्षम स्मार्ट पिल्स का विकास है। पारंपरिक गैस्ट्रोइंटेस्टिनल बायोप्सी एंडोस्कोपी की आवश्यकता होती है — एक प्रक्रिया जिसमें एक कैमरा और बायोप्सी उपकरण से लैस एक लचकदार ट्यूब को मुंह या मलाशय के माध्यम से डाला जाता है। हालांकि आमतौर पर सुरक्षित, एंडोस्कोपी आक्रमणकारी है, बेहोशी की आवश्यकता है, और महंगा है। कई रोगी प्रक्रिया में देरी करते हैं या इससे बचते हैं, संभवतः कोलोरेक्टल कैंसर जैसी बीमारियों को अनजाने में बढ़ने की अनुमति देते हैं।
बायोप्सी-सक्षम स्मार्ट पिल्स आंत के माध्यम से पारगमन के दौरान ऊतक के नमूने एकत्र करने के लिए सूक्ष्मीकृत तंत्र का उपयोग करते हैं। कुछ डिज़ाइन वसंत-भरी हुई रेजर ब्लेड का उपयोग करते हैं जो आंत की दीवार से ऊतक की एक पतली परत को कुरेद देते हैं। अन्य सक्शन-आधारित सिस्टम का उपयोग करते हैं जो ऊतक की एक छोटी मात्रा को एक संग्रह कक्ष में खींचते हैं। एकत्रित नमूने कैप्सूल के भीतर संरक्षित किए जाते हैं और शरीर से प्राकृतिक रूप से गुजरने के बाद पुनः प्राप्त किए जाते हैं।
ये उपकरण छोटी आंत को लक्षित करने के लिए विकसित किए जा रहे हैं, एक ऐसा क्षेत्र जो पारंपरिक एंडोस्कोपी के साथ पहुंचना विशेष रूप से मुश्किल है और जहां सीलिएक रोग, छोटी आंत के ट्यूमर, और environmental enteropathy जैसी स्थितियों के लिए ऊतक निदान की आवश्यकता होती है। बायोप्सी को गोली निगलने जितना सरल बनाकर, यह प्रौद्योगिकी नैदानिक जानकारी तक पहुंच को नाटकीय रूप से विस्तारित कर सकती है, विशेष रूप से उन सेटिंग्स में जहां एंडोस्कोपी सेवाएं सीमित या अनुपलब्ध हैं।
वास्तविक समय निगरानी
स्मार्ट पिल्स को सेंसर से भी सुसज्जित किया जा रहा है जो शरीर के अंदर की स्थितियों की वास्तविक समय में निगरानी कर सकते हैं और डेटा को वायरलेस रूप से बाहरी रिसीवरों को प्रसारित कर सकते हैं। वर्तमान और निकट-भविष्य की क्षमताओं में pH, तापमान, दबाव, भंग गैस सांद्रता, और यहां तक कि आंत माइक्रोबायोम की संरचना का मापन शामिल है।
यह वास्तविक समय निगरानी निदान और उपचार प्रबंधन दोनों में अनुप्रयोग हैं। सूजन आंत्र रोग वाले रोगियों के लिए, एक स्मार्ट पिल जो कोलन के माध्यम से पारगमन के रूप में pH और सूजन बायोमार्कर को लगातार मापता है, रोग गतिविधि का एक विस्तृत मानचित्र प्रदान कर सकता है — जानकारी जिसके लिए वर्तमान में कई बायोप्सी के साथ colonoscopy की आवश्यकता है। दवा पर रोगियों के लिए, आंत में दवा सांद्रता की निगरानी करने से खुराक और समय को अनुकूलित करने में मदद मिल सकती है।
कुछ शोधकर्ता स्मार्ट पिल्स की खोज कर रहे हैं जो स्वायत्त रूप से स्थितियों का पता लगा सकते हैं और प्रतिक्रिया कर सकते हैं। एक कैप्सूल जो एक रक्तस्राव अल्सर को महसूस करता है और सीधे साइट पर एक hemostatic एजेंट जारी करता है, या एक जो सूजन के बढ़े हुए मार्कर को पहचानता है और प्रतिक्रिया में एक anti-inflammatory दवा वितरित करता है, responsive, closed-loop चिकित्सा के एक नए paradigm का प्रतिनिधित्व कर सकता है।
इंजीनियरिंग चुनौतियां
असाधारण प्रगति के बावजूद, महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग चुनौतियां बनी हुई हैं। शक्ति एक प्राथमिक बाधा है। कैप्सूल-आकार के उपकरणों के लिए उपलब्ध बैटरी में सीमित ऊर्जा घनत्व है, जो सक्रिय कार्यों की अवधि और तीव्रता को प्रतिबंधित करता है। शोधकर्ता वायरलेस पावर ट्रांसमिशन, शरीर की अपनी गतिविधियों से ऊर्जा की कटाई, और operational जीवन को बढ़ाने के लिए ultra-low-power इलेक्ट्रॉनिक्स की खोज कर रहे हैं।
नेविगेशन और localization एक और चुनौती प्रस्तुत करता है। यह जानना कि स्मार्ट पिल आंत में बिल्कुल कहाँ स्थित है — और इसकी स्थिति को नियंत्रित करने में सक्षम होना — लक्षित दवा वितरण और बायोप्सी के लिए आवश्यक है। GPS शरीर के अंदर काम नहीं करता है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र, radio frequency संकेत, या acoustic waves का उपयोग करके alternative localization विधियां विकसित की जा रही हैं।
सुरक्षा और biocompatibility सर्वोपरि हैं। कोई भी उपकरण जो शरीर के अंदर काम करता है वह पूरी तरह से उन सामग्रियों से बना होना चाहिए जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को ट्रिगर नहीं करेंगे, ऊतक को नुकसान नहीं पहुंचाएंगे, या विषाक्त पदार्थ जारी नहीं करेंगे। डिवाइस को बाधा के जोखिम के बिना पूरे GI ट्रैक्ट से सुरक्षित रूप से गुजरना चाहिए, विशेष रूप से protruding micro-needles या biopsy तंत्र वाले कैप्सूल के लिए एक चिंता।
नैदानिक अभ्यास का रास्ता
कई स्मार्ट पिल प्लेटफॉर्म पहले से ही नैदानिक परीक्षणों में हैं, और पहली चिकित्सीय स्मार्ट पिल अगले पांच से दस वर्षों में बाजार में पहुंच सकती हैं। कैमरा कैप्सूल ने निगलने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए नियामक पथ की स्थापना की है, और FDA ने तकनीकी श्रेणी के साथ जुड़ने की इच्छा दिखाई है, हाल ही के वर्षों में कई अगली पीढ़ी के निदान कैप्सूल को मंजूरी दी है।
व्यावसायिक क्षमता विशाल है। वैश्विक गैस्ट्रोइंटेस्टिनल दवा बाजार अकेले प्रतिवर्ष $50 बिलियन से अधिक है, और निदान बाजार में दसियों अरब की अधिक जोड़ी है। एक उपकरण जो एक ही, गैर-आक्रमणकारी प्रक्रिया में निदान और उपचार दोनों कर सकता है, महत्वपूर्ण बाजार शेयर पर कब्जा कर सकता है जबकि स्वास्थ्य सेवा लागत को कम करता है और रोगी के परिणाम को सुधारता है।
रोगियों के लिए, वादा सरल और गहरा है: एक ऐसी दुनिया जहां चिकित्सा की कुछ सबसे असुविधाजनक और आक्रमणकारी प्रक्रियाओं को विटामिन लेने जितना routine से कुछ से बदला जाता है। स्मार्ट पिल क्रांति एक दूर का सपना नहीं है — यह एक इंजीनियरिंग परियोजना है जो अच्छी तरह से चल रही है, पहले उत्पाद फिनिश लाइन तक पहुंच रहे हैं।
यह लेख IEEE Spectrum की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
