Un robot de la taille d'une pilule aide à évaluer la santé intestinale 

Les professionnels de santé disposent d'un large éventail d'options d'imagerie pour observer l'intérieur de l'abdomen d'un patient et évaluer un problème de santé. Cependant , une analyse plus approfondie, sous la forme d'une biopsie, est parfois nécessaire. Récemment, des chercheurs chinois ont mis au point une nouvelle capsule à avaler, guidée magnétiquement dans l'intestin, pour réaliser des biopsies liquides.

Dans une étude publiée dans le numéro de septembre de la revue IEEE Transactions on Biomedical Engineering , les chercheurs ont soumis la capsule intelligemment conçue à une série de tests, notamment dans une véritable cavité intestinale, démontrant qu'elle pourrait potentiellement être viable chez l'homme un jour.

Actuellement, les biopsies intestinales sont réalisées par des procédures invasives, comme l'endoscopie ou la coloscopie, qui nécessitent l'insertion de sondes dans le corps du patient et une anesthésie . Cela a incité les scientifiques à rechercher des techniques moins invasives, notamment des capsules à avaler.

Shuang Song , professeur à l'École de robotique et de fabrication avancée de l'Institut de technologie de Harbin à Shenzhen , note que de nombreuses capsules à avaler développées jusqu'à présent se limitaient à l'imagerie interne de l'intestin . Son équipe souhaitait créer un minirobot capable de prélever des échantillons de liquide intestinal, ce qui, bien que moins courant qu'un échantillon de tissu, peut néanmoins fournir des informations importantes sur la santé intestinale. Le prélèvement de ces échantillons fournit davantage d'informations biochimiques, telles que la composition du microbiote intestinal, les métabolites, les marqueurs inflammatoires et l'activité des enzymes digestives.

« En prélevant des échantillons de liquide intestinal, ce robot pourrait fournir des informations cruciales sur les maladies liées au microbiote intestinal, les troubles de malabsorption, les saignements gastro-intestinaux et le dépistage précoce du cancer », explique Song. Ils ajoutent que cette approche, comparée aux biopsies tissulaires traditionnelles, évite les risques de lésions tissulaires ou de saignements et est particulièrement adaptée aux zones difficiles d'accès comme l'intestin grêle.

Comment fonctionne le robot capsule

La conception du robot est à la fois simple et efficace. Une fois la capsule avalée par le patient, un système de capteurs magnétiques externes suit la position et l'orientation du robot en temps réel afin de déterminer s'il a atteint la zone de prélèvement cible. Une fois la zone atteinte, un champ magnétique externe est appliqué pour orienter l'orifice de prélèvement du robot vers le liquide intestinal. Le champ magnétique est ensuite augmenté pour déclencher un mécanisme à ressort magnétique à l'intérieur de la capsule.

 En modifiant l'orientation et l'intensité du champ magnétique appliqué, les chercheurs peuvent orienter les capsules et déclencher le mécanisme qui aspire un échantillon liquide. Shuo Zhang, Shaohui Song, et al.

« Ce mécanisme permettrait alors d’élargir la chambre à membrane flexible comprimée à l’intérieur, créant une pression négative à l’intérieur de la chambre qui aspire le liquide dans le robot capsule », explique Song.

C'est un peu comme rouvrir une bouteille d'eau en plastique après un vol : les variations de pression aspirent de l'air dans la bouteille, la regonflant. Dans le cas de cette capsule robotisée, les variations de pression entraînent l'aspiration d'échantillons liquides dans l'intestin.

Une fois que la capsule a recueilli son échantillon et a traversé l’intestin, sa coque extérieure peut être retirée et l’échantillon analysé.

Les chercheurs ont testé un prototype du robot, mesurant 16,3 x 24,4 millimètres, au cours d'une série d'expériences. Dans un intestin de porc isolé, ils ont démontré que la capsule peut être efficacement guidée vers les emplacements souhaités grâce au champ magnétique. Ils ont également démontré que la capsule est capable d'aspirer des liquides de différentes viscosités – y compris celles courantes dans l'intestin humain – et de les sceller efficacement à l'intérieur.

« Le robot capsule proposé présente les avantages d'une taille compacte et d'une grande capacité d'échantillonnage », explique Song, ajoutant qu'aucune alimentation électrique interne n'est nécessaire. « Cependant, notre robot capsule ne s'applique qu'à l'échantillonnage liquide et présente certaines limites pour les échantillons solides et mixtes solide-liquide. »

L'équipe prévoit d'optimiser davantage la taille et la structure du robot capsule, en améliorant le matériau de la coque pour garantir sa sécurité chez l'homme, et de tester la capsule via des expériences sur des animaux vivants

https://spectrum.ieee.org/swallowable-robotic-pill-gut-health