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May 13, 2023

FLASH-Kapseln: Erstens

Von NYU Abu Dhabi, 12. Mai 2023 Forscher der NYU Abu Dhabi haben eine entwickelt

Von NYU Abu Dhabi, 12. Mai 2023

Forscher an der NYU Abu Dhabi haben ein einnehmbares elektrozeutisches Gerät namens FLASH-System entwickelt, das die Darm-Hirn-Achse moduliert, das Hungergefühl beeinflusst und möglicherweise eine Reihe von Erkrankungen behandelt. Inspiriert von der Haut der australischen Dornigen Teufelsechse, nutzt das Gerät eine flüssigkeitsableitende Kapsel, um das Magengewebe elektrisch zu stimulieren und so das hungerstimulierende Hormon Ghrelin zu beeinflussen. Bildnachweis: NYU Abu Dhabi

FLASH-Kapseln sind von der wasserableitenden Haut der australischen Dornenteufelechse inspiriert und können sich direkt mit dem Magengewebe verbinden, um hungerauslösende Hormone zu modulieren.

A team of researchers at NYU Abu Dhabi (NYUAD), led by Professor Khalil Ramadi, Director of the Laboratory for Advanced Neuroengineering and Translational Medicine, have developed a first-of-its-kind ingestible electroceutical device for the neuromodulation of the gut-brain axis, the signaling pathway between the gastrointestinal tract and central nervous system. The ingestible capsule is a non-invasive and precise method that could be used to modulate hunger levels and treat metabolic and neurologic diseases. This was developed in collaboration with Professor Giovanni Traverso of MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT, der gemeinsamer leitender Autor der Studie ist, und James McRae, ein Doktorand am MIT, der erster Co-Autor des in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlichten Artikels ist.

Bildnachweis: Giancarlo Traverso (GT Reel Productions)

Das FLASH-System nutzt Elektroden auf seiner Oberfläche, um das Magenschleimhautgewebe elektrisch zu stimulieren. Die Darm-Hirn-Achse reguliert mehrere physiologische Funktionen, darunter Ernährung und emotionales Verhalten. Die bestehenden pharmazeutischen und chirurgischen Methoden zur Modulation der Achse, einschließlich der chirurgischen Implantation von Elektroden, sind ungenau, invasiv und mit erheblichen Erholungszeiten und damit verbundenen Risiken verbunden. Inspiriert von der wasserableitenden Haut von Moloch horridus, der australischen Dornenteufelechse, verfügt FLASH über eine flüssigkeitsableitende Kapselbeschichtung mit Rillenmustern und einer hydrophilen (wasserverträglichen) Oberfläche, die es ihnen ermöglicht, die Magenflüssigkeit im Magen zu umgehen und zu erreichen direkter Kontakt zwischen Elektrode und Gewebe.

„Elektrozeutika bzw. Elektrostimulationstherapien haben sich als die nächste Grenze der Neuromodulation herauskristallisiert. FLASH ist eines der ersten einnehmbaren Elektrozeutika, das präzise neurohormonelle Schaltkreise regulieren kann und gleichzeitig die Beschwerden vermeidet, die Patienten bei invasiven Behandlungen verspüren können. Zukünftig könnten einnehmbare Elektrozeutika-Systeme entwickelt werden.“ und auf spezifische Anwendungen zugeschnitten, die über die akute, kurzfristige Magenstimulation hinausgehen.“ – Professor Khalil Ramadi, Direktor des Labors für fortgeschrittene Neurotechnik und translationale Medizin

Die elektrische Magenstimulation (GES) induziert durch endoskopische Stimulation direkt die Freisetzung des Hormons Ghrelin, das den Hunger anregt, aus der Magenschleimhaut. Es wurde gezeigt, dass die orale Einnahme der FLASH-Kapsel den Spiegel des Ghrelin-Hormons signifikant und wiederholt moduliert. In dem am 26. April veröffentlichten Artikel mit dem Titel „Bioinspirierte, flüssigkeitstransportierende, einnehmbare elektrozeutische Kapseln zur Modulation des hungerregulierenden Hormons“ berichten die Forscher über den Prozess der Entwicklung der FLASH-Kapseln, die geschluckt werden, den Magen stimulieren und dann sicher ausgeschieden werden. Die Kapseln werden durch einnehmbare Batterien betrieben, die nachweislich 20 Minuten lang stimulieren und dann bei großen Tieren innerhalb von zwei Wochen nach der Einnahme ausgeschieden werden.

Hier beschreiben die Autoren die Entwicklung und Anwendung eines neuen einnehmbaren Elektrozeutikums, das die Stimulation der Ghrelin-Freisetzung unterstützen kann. Bildnachweis: Giancarlo Traverso (GT Reel Productions)

Current hormone medications have poor bioavailability when taken orally. This is why medications such as insulinInsulin is a hormone that regulates the level of glucose (sugar) in the blood. It is produced by the pancreas and released into the bloodstream when the level of glucose in the blood rises, such as after a meal. Insulin helps to transport glucose from the bloodstream into the cells, where it can be used for energy or stored for later use. Insulin also helps to regulate the metabolism of fat and protein. In individuals with diabetes, their body doesn't produce enough insulin or doesn't respond properly to insulin, leading to high blood sugar levels, which can lead to serious health problems if left untreated." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Insulin muss gespritzt werden. FLASH kann oral eingenommen werden, um gezielt auf die neurohormonellen Schaltkreise des Magens einzuwirken und den Hormonspiegel im Blut zu modulieren. Es wird erwartet, dass dieses Gerät für eine Reihe von Anwendungen zur nichtinvasiven Behandlung von Stoffwechsel-, Ernährungs-, Magen-Darm- und neuropsychiatrischen Störungen und mit minimalen Nebenwirkungen außerhalb des Ziels eingesetzt werden könnte.

Weitere Informationen zu diesem bahnbrechenden Gerät:

Referenz: „Bioinspirierte, flüssigkeitsableitende, einnehmbare Elektrokapseln zur Modulation des hungerregulierenden Hormons“ von Khalil B. Ramadi, James C. McRae, George Selsing, Arnold Su, Rafael Fernandes, Maela Hickling, Brandon Rios, Sahab Babaee, Seokkee Min , Declan Gwynne, Neil Zixun Jia, Aleyah Aragon, Keiko Ishida, Johannes Kuosmanen, Josh Jenkins, Alison Hayward, Ken Kamrin und Giovanni Traverso, 26. April 2023, Science Robotics.DOI: 10.1126/scirobotics.ade9676