Científicos de la Universidad del Sur de California han desarrollado un sistema impulsado por inteligencia artificial (IA) que puede rastrear pequeños dispositivos que monitorean signos de enfermedad en el intestino. Los dispositivos que utilizan el novedoso sistema pueden ayudar a las personas en riesgo a controlar su salud gastrointestinal (GI) en casa, sin la necesidad de realizar pruebas invasivas en entornos hospitalarios. El trabajo se publica en la revista el 12 de junio. Informes Celulares Ciencias Físicas.
“Los alimentos son como Fitbits para el intestino”, dice el autor Yasir Khan, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad del Sur de California. “Pero rastrearlos una vez ingeridos ha sido un desafío importante”.
El gas que se forma en los intestinos cuando las bacterias descomponen los alimentos puede ofrecer información sobre la salud de una persona. Actualmente, para medir los gases del tracto gastrointestinal, los médicos utilizan métodos directos, como la recolección de flatos y la recolección de tubos intestinales, o métodos indirectos, como las pruebas de aliento y el análisis de heces. Las cápsulas comestibles (dispositivos que el usuario traga) ofrecen una alternativa prometedora, pero no se ha desarrollado ninguna tecnología de este tipo para detectar gases con precisión.
Para abordar este problema, Khan y sus colegas desarrollaron un sistema que incluye una bobina portátil que el usuario puede esconder debajo de una camiseta u otra ropa. La bobina crea un campo magnético que interactúa con el sensor incrustado en una pastilla para tragar después de tragarla. La IA analiza las señales recibidas por la píldora y señala dónde se encuentra el dispositivo a menos de unos pocos milímetros en el intestino. Además, el sistema monitorea las concentraciones de amoníaco en 3D en tiempo real, un indicador de las bacterias asociadas con las úlceras y el cáncer gástrico, a través de las membranas ópticas de detección de gases del dispositivo.
Mientras que los intentos anteriores de rastrear los alimentos a medida que viajan a través del intestino se han basado en grandes bobinas de escritorio, la bobina portátil se puede usar en cualquier lugar, dice Khan. La tecnología puede tener otras aplicaciones más allá de la medición de los gases del tracto gastrointestinal, como identificar la inflamación en el intestino debido a la enfermedad de Crohn y administrar medicamentos en esas áreas.
Los investigadores probaron el rendimiento del sistema en una variedad de medios que imitan el tracto gastrointestinal, incluido el intestino de vaca y fluidos diseñados para imitar los fluidos del estómago y los intestinos.
“Durante estas pruebas, el dispositivo demostró su capacidad para localizar su ubicación y medir los niveles de oxígeno y amoníaco”, dice Khan. “Cualquier dispositivo digestivo puede utilizar la tecnología que hemos desarrollado”.
Sin embargo, Khan dice que el dispositivo aún necesita mejoras, como diseñarlo para que sea más pequeño y use menos energía. Luego, mientras continúan perfeccionando el dispositivo, Khan y sus colegas planean probarlo en cerdos para estudiar su seguridad y eficacia en un organismo similar al humano.
“Los resultados exitosos de estos ensayos acercarán el dispositivo a su preparación para ensayos clínicos en humanos”, afirma Khan. “Somos optimistas sobre la viabilidad del sistema y creemos que pronto se implementará para su uso en humanos”.
