Microchip voor ‘slimme’ medicijnen

21 oktober 2017, 00:00
Een ATOMS-chip in het spijsverteringskanaal (links). De chip bootst de kernspin van atomen na. Rechts is het prototype van de chip op een muntstukje te zien. (Afbeelding links: Ella Marushchenko for Caltech; foto rechts: Shapiro and Emami Labs/Caltech).
Een ATOMS-chip in het spijsverteringskanaal (links). De chip bootst de kernspin van atomen na. Rechts is het prototype van de chip op een muntstukje te zien. (Afbeelding links: Ella Marushchenko for Caltech; foto rechts: Shapiro and Emami Labs/Caltech).

Onderzoekers aan het California Institute of Technology (Caltech) hebben het prototype ontwikkeld van een miniatuurchip die uiteindelijk gebruikt zou kunnen worden in ‘slimme pillen’ voor de diagnose en behandeling van ziektes. De nieuwe technologie onderscheidt zich van bestaande technieken door het feit dat de locatie van de chip in het lichaam uiterst nauwkeurig kan worden bepaald — iets dat altijd een uitdaging vormde.

De chip, met de aansprekende naam ATOMS (Addressable Transmitters Operated as Magnetic Spins) maakt gebruik van het principe van Magnetic Resonance Imaging (MRI), waarbij de locatie van atomen in het lichaam van een patiënt wordt bepaald met behulp van magnetische velden.

De microchips worden ook met behulp van magnetische velden getraceerd, en zijn daartoe uitgerust met sensoren, resonatoren en zenders waarmee de resonantie-eigenschappen van atomen in een magnetisch veld worden nagebootst.

Een van de hoofdprincipes van MRI is dat een magnetische-veldgradiënt ervoor zorgt dat atomen op verschillende plaatsen in dat veld op verschillende frequenties resoneren — waardoor hun locatie nauwkeurig kan worden bepaald. De ATOMS-chips resoneren eveneens bij verschillende frequenties, afhankelijk van hun locatie in het magnetische veld.

In theorie zou het mogelijk kunnen worden dat tientallen microchips zich door het lichaam verplaatsen en vitale waarden meten en doorgeven (zuurgraad, temperatuur, druk, suikerconcentratie en dergelijke), en zelfs lokaal medicamenten toedienen. Men kan deze visie ietwat vergelijken met de (overigens niet bijzonder goede) science fiction-film ‘Fantastic Voyage’ uit 1966, waar een miniatuur-onderzeeër in de bloedbaan van een patiënt werd geïnjecteerd om deze ‘van binnenuit’ te genezen.

Het uiteindelijke prototype van de chip is met goed gevolg getest in muizen. De chip heeft een oppervlak van 1,4 mm2 en bevat een magnetisch veld-sensor en schakelingen die het uitgezonden signaal aanpassen aan de gemeten sterkte van het magnetische veld. Uiteraard wordt de chip draadloos gevoed.

De onderzoekers (onder leiding van Azita Emami en Mikhail Shapiro) hebben hun bevindingen gepubliceerd in Nature Biomedical Engineering.

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items