‘Eetbare’ technologie: zijn slimme pillen met sensoren en bluetooth de toekomst van de geneeskunde?

  • ‘Eetbare’, draadloze capsule van MIT dient medicatie toe
  • Slimme pil injecteert insuline rechtstreeks in de maag van de patiënt
  • Proteus lanceert slim pillensysteem voor kankerpatiënten
  • Pillen met sensoren helpen met het opsporen van spijsverteringsstoornissen
  • Wettelijke belemmeringen en privacykwesties
  • ‘Eetbare’ technologie – de toekomst van de geneeskunde?

De afgelopen jaren hebben veel medische innovaties de revue gepasseerd en daarvan is de slimme pillentechnologie wel een van de opmerkelijkste. Slimme pillen bieden een scala aan potentiële toepassingen. Ze kunnen uitgerust worden met sensoren en camera’s en leiden tot betere diagnose, monitoring en behandeling van levensbedreigende medische aandoeningen. Slimme pillen stellen artsen in staat de lichaamsfuncties van hun patiënten in real time te volgen en bovendien kun je met deze technologie medicatie afleveren in specifieke delen van het lichaam, waardoor er veel minder sprake is van bijwerkingen.

Infographic toont de waarde van de wereldwijde slimme pillen-markt in 2016 en de geschatte waarde in 2025
Volgens Grand View Research was de wereldwijde markt voor slimme pillen in 2016 $779,9 miljoen waard en naar verwachting bereikt deze tegen 2025 maar liefst $3 miljard.

De groei van de slimme pillen-markt wordt gedreven door de toenemende vraag naar minder invasieve (kanker)medicijnafgifte, real-time mogelijkheden voor patiëntobservatie en de toenemende incidentie van gastro-intestinale ziekten. In 2016 was de wereldwijde markt voor slimme pillen $779,9 miljoen waard en naar verwachting bereikt deze tegen 2025 maar liefst $3 miljard. Hoewel de technologie nog niet optimaal is, ontwikkelen onderzoekers steeds geavanceerdere oplossingen voor het diagnosticeren en behandelen van aandoeningen.

‘Eetbare’, draadloze capsule van MIT dient medicatie toe

Een van die oplossingen is het idee van onderzoekers en experts van MIT, het Draper Laboratory en Brigham & Women’s Hospital, die een 3D-geprinte capsule hebben ontwikkeld die data via bluetooth verstuurt. Zodra de capsule is ingeslikt, ontvouwt hij zijn twee Y-vormige armen en nestelt hij zich in de maag van de patiënt. Daar kan het apparaatje een maand blijven zitten om informatie over het wel en wee in het lichaam van de patiënt te verzamelen. Deze gegevens worden vervolgens naar de smartphone van de gebruiker gestuurd. Voor patiënten die vroegtijdig moeten ingrijpen in geval van koorts of voor mensen met infectierisico’s blijkt deze technologie efficiënter te zijn dan traditionele geneesmiddelen. Na het inslikken van de capsule begint het apparaatje de lichaamstemperatuur van de patiënt gedurende een periode van een paar weken te monitoren en zodra een temperatuurstijging gedetecteerd wordt geeft de capsule medicatie af om de symptomen te verlichten. Naast het in de gaten houden van de lichaamstemperatuur kan de wonderbaarlijke capsule ook geïnstrueerd worden om andere veranderingen in het lichaam – zoals allergische reacties of infecties – te monitoren en zo nodig met medicatie te behandelen.

De onderzoekers hebben hun slimme capsule tot nu toe alleen nog maar op varkens getest. Tijdens de experimenten deed het apparaat verslag van “de kerntemperatuur van het lichaam en werd het getriggerd om getimede medicijnafgifte uit te voeren”. In de toekomst willen de onderzoekers de slimme capsules ook uitrusten met sensoren die de hartslag en de ademhalingsfrequentie van de patiënt meten. Het enige nadeel van deze technologie is dat de capsules op zilveroxidebatterijen werken, waarvan bekend is dat ze giftig kwik bevatten. Gelukkig wordt er gewerkt aan de ontwikkeling van veiligere, kwikvrije batterijen en overwegen de onderzoekers ook andere energiebronnen – zoals maagzuur – om het apparaat van stroom te voorzien.

Slimme pil injecteert insuline rechtstreeks in de maag van de patiënt

Een andere innovatie van het MIT zou het leven van miljoenen mensen met diabetes kunnen verbeteren, een aandoening waarbij het menselijk lichaam het hormoon insuline niet goed kan produceren of gebruiken. De meest gebruikelijke manier om bij patiënten met type 1 diabetes insuline toe te dienen is door middel van injecties, wat lastig en pijnlijk is. De onderzoekers van het MIT hebben nu een alternatief ontwikkeld – de slimme SOMA-pil (self-orienting millimeter-scale applicator). Deze geavanceerde pil bevat hetzelfde type insuline dat in conventionele injectiekits wordt gebruikt, met als verschil dat de insuline in SOMA is gecomprimeerd. De pil heeft de grootte van een bosbes en bestaat uit een capsule en een kleine naald die bijna uitsluitend gemaakt is van gevriesdroogde insuline. Zodra de pil is ingenomen, lost de suikercoating op en wordt het naaldje vrijgegeven en in de maag geïnjecteerd. En omdat de maagwand geen pijnreceptoren heeft, is het proces volledig pijnloos.

Dankzij de vorm van de capsule kan SOMA zelfstandig in de maag navigeren en de naald injecteren zodat de insuline op de juiste plek toegediend wordt. Volgens TechCrunch zijn de onderzoekers voor wat betreft de vorm geïnspireerd door de luipaardschildpad. Deze in Zuid-Afrika en Namibië voorkomende schildpad heeft een opvallend hoog en bolvormig schild, waardoor het dier als het op z’n rug terechtkomt weer makkelijk omrolt. Het team gebruikte computermodellering om een ​​pil te maken met een vergelijkbare vorm, waardoor de capsule zichzelf kan heroriënteren, zelfs in de dynamische omgeving van de maag. Het duurt ongeveer een uur voordat de insuline volledig in het bloed is opgenomen, waarna de capsule in het spijsverteringskanaal oplost. Net als hun vorige innovatie hebben de MIT-wetenschappers de slimme insulinecapsule eerst op varkens getest. Daaruit bleek dat de technologie in staat was om de bloedsuikerspiegel te verlagen tot dezelfde niveaus als die bereikt worden met traditionele insuline-injecties. Hoewel deze innovatie het leven van diabetespatiënten beduidend zou kunnen verbeteren, is het nog onbekend wanneer de onderzoekers met menselijke proeven zullen beginnen of wanneer de pil commercieel beschikbaar zal zijn.

Proteus lanceert slim pillensysteem voor kankerpatiënten

De onderzoekers van MIT zijn niet de enigen die het potentieel van slimme pillen onderzoeken. Proteus, een bedrijf dat gespecialiseerd is in digitale geneeskunde, is slechts een van de vele andere bedrijven die hiermee bezig zijn. Proteus is het best bekend vanwege de ontwikkeling van de eerste door de FDA goedgekeurde digitale Abilify MyCite-pil. Dit met een sensor uitgeruste medicijn is speciaal ontwikkeld voor patiënten met schizofrenie en bipolaire stoornis, voor wie het van cruciaal belang is dat ze precies op het juiste moment de juiste dosis medicatie innemen. Proteus wil nu voor oncologiepatiënten een soortgelijk systeem ontwikkelen en is in samenwerking met het in Minneapolis gevestigde gezondheidssysteem Fairview Health Services en de Universiteit van Minnesota begonnen met de ontwikkeling van een speciaal programma.

De aan het programma deelnemende patiënten lijden aan colorectale (dikkedarm-) kanker in stadium 3 of 4. In plaats van conventionele chemotherapiemedicatie krijgen deze patiënten een hightech variant: eentje waar een sensor aan toegevoegd is, zodat de arts kan zien wanneer de patiënt het geneesmiddel heeft ingenomen. Zodra de pil is ingeslikt wordt de sensor geactiveerd. Vervolgens wordt er een signaal gestuurd naar een soort pleister op het lichaam van de patiënt. Daar vandaan wordt data over het tijdstip van inname, het soort medicijn en de dosis verzonden naar een online portal. Er doen momenteel zeven patiënten aan het programma mee, maar het bedrijf is van plan om dezelfde onderzoeken te doen met 750 patiënten in de VS met verschillende soorten kanker. De kosten van deze behandeling zijn overigens niet hoger dan die van reguliere chemotherapie.

Pillen met sensoren helpen met het opsporen van spijsverteringsstoornissen

Naast het feit dat ze een ideale oplossing lijken voor gerichte medicijnafgifte hebben slimme pillen ook enorm veel potentiële toepassingen op het gebied van diagnostiek. Een groep Australische onderzoekers heeft bijvoorbeeld een elektronische capsule ontwikkeld om de samenstelling van gas in de dikke en dunne darm te analyseren en de gegevens met tussenpozen van 5 minuten naar een extern apparaat te sturen. In een verslag dat in 2018 in het tijdschrift Nature Electronics gepubliceerd werd zetten de onderzoekers uiteen hoe ze een draadloze capsule met sensoren, een batterij, een thermometer en een radiozender gebruikten om de gasproductie in het menselijke spijsverteringskanaal te observeren en de zuurstof-, waterstof- en koolstofdioxideniveaus te analyseren.

Tijdens de onderzoeken, die plaatsvonden met hulp van menselijke vrijwilligers, kregen twee deelnemers een vezelrijk dieet, twee een vezelarm dieet en één deelnemer werd gevolgd tijdens periodes van zowel vezelrijk als vezelarm voedsel. Volgens de onderzoekers “vertoonde de data in het apparaatje, dat slechts 2,5 centimeter lang is, de verwachte veranderingen in de microbiële flora als gevolg van een vezelrijk dieet: verschillende soorten floreerden al na een paar dagen vezelrijk voedsel”. De traditionele methode om de darm te onderzoeken is via een endoscopie, waarbij een lange, flexibele buis wordt ingebracht via de mond of het rectum van een patiënt. Onderzoek met gebruik van de nieuwe slimme capsule zou minder ingrijpend zijn en artsen veel preciezer inzicht kunnen geven in de effectiviteit van specifieke dieetveranderingen. Geen van de deelnemers ondervond bovendien enige bijwerkingen van het innemen van de capsule.

Man in witte laboratoriumjas en speciale bril kijkt naar iets onder de microscoop
Met ‘eetbare’ elektronica kunnen we in de geneeskunde dus allerlei geweldige dingen doen, maar het zal nog enige tijd duren voordat deze technologie mainstream wordt.

Wettelijke belemmeringen en privacykwesties

Met ‘eetbare’ elektronica kunnen we in de geneeskunde dus allerlei geweldige dingen doen, maar het zal nog enige tijd duren voordat deze technologie mainstream wordt. Net als elke andere technologie waarmee je gegevens kunt verzamelen en verzenden, heb je met deze slimme pillen ook met allerlei privacykwesties te maken. Omdat deze pillen verbinding kunnen maken met mobiele apparaten bestaat natuurlijk altijd het risico dat de verzamelde gegevens misbruikt worden.

Dit is een van de redenen waarom FDA-goedkeuring veel tijd kost. Bovendien heeft de FDA onlangs enkele wijzigingen in het proces aangebracht en een concept-leidraad vrijgegeven voor techbedrijven en ontwikkelaars. Fabrikanten van slimme pillen kunnen hun innovaties óf als apparaten óf als geneesmiddelen identificeren, maar niet als beide. Ontwikkelaars en wetenschappers dienen vaak meerdere aanvragen tegelijk in, omdat het hen in staat stelt “te zorgen voor een geschikte risicogebaseerde beoordeling voor zowel het hulpmiddel als het geneesmiddel”. Met de meest recente richtlijnen van de FDA mag er dus maar één categorie gekozen worden, “wat betekent dat het apparaat-deel mogelijk teveel wordt gereguleerd”.

In de EU is de situatie niet minder gecompliceerd. Hier zijn onlangs ook enkele wijzigingen in de medische hulpmiddelenverordening (voorheen richtlijn medische hulpmiddelen) geïntroduceerd. “Alle apparaten die stoffen bevatten die via het lichaam worden ingebracht en/of opgenomen, zijn aan een totaal ander classificatiesysteem onderhevig dan het traditionele classificatiesysteem”. Dit betekent dat op stoffen gebaseerde medische hulpmiddelen als een hoger risico kunnen worden geclassificeerd en daarom extra onder de loep worden genomen.

‘Eetbare’ technologie – de toekomst van de geneeskunde?

FIn een wereld waarin alles en iedereen met elkaar verbonden is, is de ontwikkeling van ‘eetbare’ elektronische pillen natuurlijk geen verrassing. Deze kleine maar krachtige en veelbelovende technologie heeft inmiddels ook veel wetenschappelijke en media-aandacht gekregen. Hoewel de meeste innovaties besproken in dit artikel zich nog in vroege onderzoeks- en testfasen bevinden, kunnen we het enorme potentieel voor de toekomst van de gezondheidszorg niet ontkennen. Veel kanker- en diabetespatiënten hoeven in de toekomst wellicht geen pijnlijke behandelingen of ingrepen meer te ondergaan. Door simpelweg een kleine pil in te slikken, krijgen ze op het juiste moment de juiste dosis medicatie. Het kan patiënten met verschillende aandoeningen helpen om weer een normaal leven te leiden, zonder injecties en andere traditionele medische hulpmiddelen. De geneeskunde is klaar voor een radicale verandering en met deze nieuwe generatie slimme pillen zijn we op weg naar een toekomst van efficiëntere zorg.

Gratis e-books voor 13 sectoren.

De wereld verandert in snel tempo en dat heeft grote impact op all sectoren. Daarom hebben we voor maar liefst 13 sectoren een compact e-book ontwikkeld. Daarin vind je de laatste trends op een rij, onderbouwd met interessante statistieken.
Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen