Thanh Nho Do

1 Калифорнийски институт за наносистеми (CNSI), Калифорнийски университет, Санта Барбара, стая 2810, Elings Hall, Mesa Road, CA, 93106, САЩ

магнитен

Khek Yu Ho

2 Катедра по медицина, Медицинско училище Yong Loo Lin, Национален университет в Сингапур и Национален университет по здравна система, 119260 Сингапур

Су Джей Фий

3 Училище за машинно и космическо инженерство, Технологичен университет Nanyang, 50 Nanyang Avenue, 639798 Сингапур

Свързани данни

Резюме

Наднорменото тегло и затлъстяването са определени като причина за високорискови заболявания като диабет и рак. Въпреки че конвенционалните интрагастрални балони (IGBs) са се превърнали в ефективен и по-малко инвазивен метод за лечение на наднормено тегло и затлъстяване, използването на конвенционални инструменти като катетър или ендоскоп за поставяне и изваждане на IGB от тялото на пациента причинява гадене, повръщане, дискомфорт и дори увреждане на лигавицата на стомаха. За да елиминираме тези недостатъци, ние разработваме ново устройство с магнитна мека капсула с напълнен с газ балон Балонът е направен от тънък и биосъвместим материал, който може да се надуе до желания обем с помощта на биосъвместими ефервесцентни химикали. В допълнение, както външният балон, така и вътрешната капсула са проектирани да бъдат меки и химически устойчиви. Меката обвивка на капсулата е изработена с помощта на подход за разтворител на скеле, докато външният балон използва нов подход за производство на 3D сферична структура. Даден е прототип на предложената капсула и балон. Експериментите се провеждат успешно в стимулирана стомашна среда и пресен свински стомах, за да се потвърди ефективността и надеждността на предложения подход.

По-малкото тегло на напълнения с въздух балон е доказано чрез ефективността му върху напълнения с течност балон поради по-безопасното и по-продължително заемане в стомаха 26. Тук представяме нов подход за използване на IGB по отношение на магнитен ендоскоп с мека капсула (MSCE) с използването на IGB с пълнене от въздуха за намаляване на следоперативния дискомфорт като епигастрална болка, повръщане и тежест. За да подпомогне пациента с повече комфорт и ниска цена, цялата капсула и външният й балон са изработени от меки, биосъвместими и химически устойчиви материали. Биосъвместими ефервесцентни химикали се използват за производство на въглероден диоксид (CO2) газ и след това надуване на външния балон.

За да илюстрираме потенциално клинично приложение на предложения подход, ние успешно проведохме експеримент върху симулирана среда на стомашна киселина, както и експеримент ex vivo върху пресен свински стомах. Резултатите демонстрираха, че предложената мека капсула е в състояние да надуе и издуе външния си балон. Освен това външните му черупки биха могли да устоят добре на киселинната среда.

Резултати

Концепция за дизайн

В тази статия използваме въглероден диоксид (CO2) газ, който се генерира от реакция между биосъвместима киселина и основа, за да надуем външния балон. Доказано е, че използването на напълнен с газ балон е по-безопасно и по-ефективно в сравнение с напълнен с течност балон 10. Подробните описания за избор на биосъвместима киселина и основа, както и техните оптимални съотношения са дадени в реф. 24. Има четири основни етапа за използване на капсулата, както е показано на фиг. 1. Пациент фаза (I) поглъща меката капсула; Въвежда се фаза (II) - външно магнитно поле, за да се отвори нагнетателният клапан; Фаза (III) - период на лечение; и фаза (IV) - външното магнитно поле се въвежда отново, за да се отвори дефлационният клапан и позволява на капсулата да се отделя естествено от тялото.