Des ingénieurs créent des pilules intelligentes de type GPS avec l'IA

Imaginez trouver votre position sans GPS. Appliquez maintenant ceci au suivi d'un élément dans le corps. Cela a été le défi du suivi des pilules « intelligentes » – des pilules équipées de capteurs intelligents – une fois avalées. À l'école d'ingénierie de l'USC Viterbi, les innovations en matière d'électronique portable et d'IA ont conduit au développement de capteurs ingérables qui non seulement détectent les gaz gastriques, mais fournissent également un suivi de localisation en temps réel.

Développées par le Khan Lab, ces capsules sont conçues pour identifier les gaz associés à la gastrite et aux cancers gastriques. La recherche, qui sera publiée dans Rapports cellulaires Sciences physiques, montre comment ces pilules intelligentes ont été surveillées avec précision grâce à un nouveau système portable. Cette percée représente une avancée significative dans la technologie ingérable, qui, selon Yasser Khan, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'USC, pourrait un jour servir de « Fitbit pour l'intestin » et de détection précoce des maladies.

Bien que les appareils portables équipés de capteurs soient très prometteurs pour suivre les fonctions corporelles, la capacité de suivre les appareils ingérables dans le corps est limitée. Cependant, grâce aux innovations en matière de matériaux, à la miniaturisation de l’électronique ainsi qu’aux nouveaux protocoles développés par Khan, les chercheurs ont démontré la capacité de suivre l’emplacement des dispositifs spécifiquement dans le tractus gastro-intestinal.

L'équipe de Khan de l'USC Institute for Technology and Medical Systems Innovation (ITEMS) du Michelson Center for Convergent Biosciences a placé une bobine portable qui génère un champ magnétique sur un t-shirt. Ce champ, couplé à un réseau neuronal entraîné, permet à son équipe de localiser la capsule dans le corps. Selon Ansa Abdigazy, auteur principal de l'ouvrage et titulaire d'un doctorat. étudiant au Khan Lab, cela n’a jamais été démontré avec un portable auparavant.

La deuxième innovation de cet appareil est le nouveau matériau de « détection ». Les capsules sont équipées non seulement d'électronique pour le suivi de la localisation, mais également d'une « membrane de détection optique sélective des gaz ». Cette membrane est composée de matériaux dont les électrons modifient leur comportement en présence de gaz ammoniac.

L'ammoniac est un composant des bactéries intestinales H pylori qui, lorsqu'elles sont élevées, pourraient être le signe d'un ulcère gastroduodénal, d'un cancer gastrique ou du syndrome du côlon irritable. Ainsi, explique Khan, « la présence de ce gaz est un indicateur et peut être utilisée comme mécanisme de détection précoce d'une maladie ».

L’équipe de l’USC a testé ce dispositif ingérable dans de nombreux environnements différents, notamment des environnements liquides et en simulant un intestin bovin. « Le système ingérable doté de la bobine portable est à la fois compact et pratique, offrant une voie d'application claire pour la santé humaine », explique Khan. L'appareil est actuellement en instance de brevet et la prochaine étape consiste à tester ces appareils portables avec des modèles porcins.

Au-delà de l’utilisation de cet appareil pour la détection précoce des ulcères gastroduodénaux, des gastrites et des cancers gastriques, il est possible de surveiller la santé du cerveau. Comment? À cause de l’axe cerveau-intestin. Les neurotransmetteurs résident dans l'intestin et « la façon dont ils sont régulés positivement et négativement a une corrélation avec les maladies neurodégénératives », explique Khan.

Cette focalisation sur le cerveau est le but ultime des recherches de Khan. Il s'intéresse au développement de moyens non invasifs pour détecter les neurotransmetteurs liés à la maladie de Parkinson et à la maladie d'Alzheimer.