Капсула, предназначенная для приема внутрь, начинает функционировать при контакте с желудочным соком и вибрирует, вызывая ощущение растяжения желудка. Размеры устройства составляют 31 на 10 миллиметров, оно оснащено миниатюрным мотором и батареей из серебряного оксида.
Ученые из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с гастроэнтерологами из Женской больницы Бригама при Гарвардской медицинской школе в США создали инновационное устройство для снижения веса — вибрирующую капсулу. Попадая в желудок, она воздействует на рецепторы, отвечающие за ощущение растяжения, и создает ощущение насыщения. Результаты исследования были опубликованы в статье опубликована в журнале Science Advances.
Ожирение представляет собой серьезную проблему для системы здравоохранения в наши дни. Почти 42% взрослого населения США страдают от избыточного веса и жировых отложений. В России ожирение имеют число таких пользователей достигло 3,5 миллиона, что на 36% превышает показатели, зафиксированные в 2009 году%.
Учитывая, что пациентам часто бывает трудно изменить свой образ жизни, а возможности медикаментозного лечения ограничены, требуются альтернативные подходы к решению проблемы избыточного веса. В рамках нового исследования авторы представили свою разработку – вибрирующий биоэлектронный проглатываемый стимулятор VIBES, имеющий размеры 31 на 10 миллиметров и содержащий миниатюрный двигатель и батарею.
Данное устройство, предназначенное для приема внутрь, безопасно и удобно в использовании. Оно обеспечивает механическую стимуляцию, создавая ощущение растяжения желудка и способствуя возникновению чувства насыщения до начала приема пищи. Во время еды растяжение желудка активирует нервные окончания, расположенные в его стенках, которые передают сигналы в мозг, сигнализирующие о насыщении.
«Разработчики пояснили, что VIBES предназначен для приема внутрь, обеспечивает взаимодействие со слизистой желудка, активируется при контакте с желудочным соком, вибрирует с амплитудой, необходимой для стимуляции внутриганглионарных ламинарных окончаний желудка в течение определенного времени, и безопасно проходит через желудочно-кишечный тракт.
Желатиновая оболочка капсулы растворяется в желудочном соке примерно через 4,3 ± 1,2 минуты после приема, что приводит к высвобождению подпружиненного штифта и замыканию цепи, необходимого для начала вибрации. Поскольку процесс проглатывания таблетки и ее продвижения по пищеводу обычно занимает не более одной минуты, VIBES гарантированно достигает желудка до начала активации. Внутри специального корпуса находится двигатель со смещенным валом, который обеспечивает амплитуду смещения от двух до четырех миллиметров при питании от серебряно-оксидной батареи с напряжением 1,55 ватта и емкостью 80 миллиампер-час.
Устройство было протестировано путем погружения в желудочный сок, в результате чего VIBES вибрировала в среднем 38,3 ± 1,83 минуты. Этот интервал времени был признан допустимым, учитывая, что прием пищи обычно длится от 20 до 30 минут, а перемешивание содержимого желудка происходит приблизительно за час. Для проверки устойчивости материалов, из которых изготовлена виброкапсула, два устройства подвергли воздействию искусственного желудочного сока (pH 1,2) в течение 24 часа и искусственной кишечной жидкости на протяжении 10 дней при температуре 37 градусов Цельсия. После этого периода инкубации не было выявлено никаких изменений ни во внешнем корпусе, ни во внутреннем содержимом капсул, и VIBES успешно активировались.
Для оценки эффективности разработки проводились испытания на свиньях, весом от 50 до 80 килограммов и возрастом от четырех до шести месяцев. Это было обусловлено схожестью анатомии их желудка с человеческой. В ходе исследования животным имплантировали виброкапсулы, после чего измеряли электрическую активность участка блуждающего нерва. Полученные данные показали, что вибрации устройства оказывают воздействие, сходное с расширением желудка при помощи воздуха. Через четыре дня VIBES удаляли из организма.
Влияние работы устройства приводило к изменениям в гормональном фоне у свиней, аналогично влиянию питания. Отмечался рост уровня инсулина и снижение концентрации грелина – пептидного гормона, синтезируемого при голодании в желудке и тонком кишечнике и отвечающего за ощущение голода. Кроме того, животные потребляли корм примерно на 40% меньше по сравнению с контрольной группой, которая не подвергалась воздействию VIBES, и демонстрировали сниженную активность после приема пищи. Исследователи не выявили негативных последствий, таких как рвота или диарея.
Планируется доработка разработки и более глубокое исследование ее воздействия на организм. В частности, установить, способствует ли виброкапсула снижению веса, пока не удалось, так как животные, участвовавшие в испытаниях, находились в стадии роста. Вероятно, последующий этап – тестирование на собаках, а при наличии финансирования, через два-три года можно будет провести испытания VIBES на людях.
Клинический психолог Том Хильдебрандт подчеркнул, что создателям устройства предстоит ответить на ряд дополнительных вопросов. В частности, остается неясным, какие ощущения будут испытывать люди, имеющие внутри себя вибрирующую капсулу. Также стоит учитывать, что у пациентов с ожирением нервные окончания стенок желудка могут демонстрировать сниженную чувствительность к растяжению. Поэтому нельзя с уверенностью утверждать, что они будут одинаково реагировать на вибростимуляцию, как люди без ожирения.