Binnenkort slik je misschien geen pillen meer, maar kleine machientjes die zelfstandig aan de slag gaan in ons lichaam. Hun stroom wekken zij zelf op. Met behulp van ons maagzuur.
Het klinkt als sciencefiction, maar is het niet. Machientjes niet groter dan een pil zwerven binnenkort door ons lichaam, op zoek naar vreemde voorwerpen of op jacht naar aandoeningen van ons maagdarmsysteem.
Deze week beschreef een internationale groep onderzoekers in het vakblad Nature Biomedical Engineering een nieuwe manier om deze doorslikbare machientjes van stroom te voorzien. Daarvoor ontwikkelden ze een variant van een bekend middelbareschoolproefje: de citroenbatterij.
‘Depressie zit niet alleen in het hoofd, maar in het hele lichaam’
Psychiatrisch epidemioloog Brenda Penninx onderzoekt het verband tussen mentale en lichamelijke gezondheid.
Zuurreactie
Ook als je nooit een dergelijk knutselwerkje op school hebt hoeven maken, is het principe eenvoudig. Je steekt twee stukken metaal van respectievelijk zink en koper in een citroen, sluit er een lampje op aan en – hops – voor je het weet brandt het lampje. De achterliggende chemie is simpel. Het zuur reageert met de zinken staaf, waarbij ionen en elektronen vrijkomen. De elektronen zorgen ervoor dat de stroom gaat lopen, terwijl de ionen in het citroenzuur verdwijnen.
De onderzoekers voorzagen daarom hun maagmachientjes van gelijksoortige elektroden, die ze keurig om de buitenkant van de pil vouwden. Ze rustten hun elektronische pil uit met een temperatuurmeter en een zendertje en testten het geheel bij varkens.
Uitpoepen
De pillen waren gemiddeld een dag of zes in het maagdarmsysteem van de dieren onderweg, voordat ze veilig werden uitgepoept. Ondertussen zond de zender om de 12 seconden een temperatuurmeting naar een twee meter verderop geplaatst kastje. Althans: zolang het machientje in de maag zat. Wanneer het van daaruit naar de dunne darm verhuisde, waar het aanzienlijk minder zuur is, had het stukje elektronica zo’n honderdmaal minder energie.
‘Dan is er nog wel stroom voor handen’, zegt co-auteur Giovanni Traverso van het Koch Institute for Integrative Cancer Research. ‘Die zou je over een langere periode kunnen verzamelen en vervolgens iets minder frequent informatiepakketjes kunnen versturen.’
Concurrentiestrijd
Na hun proof of concept, hopen de onderzoekers hun pillen kleiner te maken – nu waren ze nog 40 bij 12 millimeter – en langduriger van stroom te kunnen voorzien. ‘Je wilt dit soort inslikbare systemen zo lang mogelijk van stroom voorzien’, zegt Traverso.
Als dat lukt, kunnen deze maagmachientjes misschien de concurrentiestrijd aan met andere inslikbare elektronica die al in ontwikkeling is, en op mensen wordt getest. Toepassingen van dergelijke elektronische pillen variëren van doorzichtige pillen met LED-lampje en camera die het binnenste van je maag in kaart kunnen brengen, tot rupsachtige machientjes die door je maagzuur zwemmen en bij kinderen bijvoorbeeld een per ongeluk ingeslikt minibatterijtje kunnen verwijderen.
‘Ons onderzoek kan leiden tot een nieuwe generatie elektronische, doorslikbare pillen, die op een gegeven moment de gezondheid van patiënten in de gaten kan houden, of ziektes kan genezen’, zegt co-auteur Robert Langer van het Amerikaanse Massachussets Institute of Technology. Hij wil de elektronische pillen op termijn aansluiten op sensoren die temperatuur, hartslag en ademhaling in kaart brengen, of op aflevermechanismen die bijvoorbeeld anti-malaria medicatie kunnen afgeven.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: