利用可食用的电池为可摄入设备供电

如今，植入式医疗设备可以持续监测人体，为医生和研究人员提供比以往更多的有关患者病情和某些治疗效果的信息。工程师们还一直在制造患者可以吞咽的设备，这样医生和患者在可能的情况下就可以避免危险的手术和其他侵入性程序。理想情况下，这些设备会持续监测体内状况或释放药物，一旦完成工作，它们就会穿过身体而不会对身体造成伤害。虽然目前市场上已经有一些设备，但这些设备面临的最大技术障碍之一是寻找无毒电源。根据卡内基梅隆大学研究员克里斯托弗·贝廷格今天在《生物技术趋势》上发表的一篇评论，最好的解决方案可能是制造一种利用体内独特化学环境来运作的电池，并使用人体已经需要的金属来制造电池。

可摄入设备通常被称为半侵入式设备——它们在体内移动，可以收集植入设备可以收集的大部分数据，但不会带来许多相同的风险。 20 世纪 70 年代最早的设备由硅制成，可以收集体温和胃肠道某些区域的 pH 值等信息；如今，它们更小，更复杂，甚至可以跟踪药物在体内的分解情况。

观看使用 Pillcam 吞咽式相机拍摄的结肠记录

但这些设备也有其自身的风险——它们可能会卡住并导致肠道堵塞，或者它们可能会破裂并将有毒化学物质泄漏到体内——如果患者因克罗恩氏病或溃疡性结肠炎等疾病引起的炎症而出现肠道问题，那么这些风险会变得更加严重。主要令人担忧的领域是电池。这些设备通常由锂离子或氧化银电池供电，如果人接触高浓度的电池可能会中毒。为了降低电池的毒性，研究人员正在努力制造一种使用天然化合物和无毒金属的新型电池。胃酸可以提供为设备供电的化学介质，其余组件可以由人体所需的可生物降解金属制成，如镁、钙或钠。

到目前为止，研究人员取得了一些进展。但让这些新电源发挥作用​​相当具有挑战性——很难找到一种既不会对身体造成伤害，又不会在胃和肠道的恶劣化学环境中迅速腐蚀或分解的金属。但如果研究人员能够制造出更好的电池，这种半侵入式设备将有更多应用，例如提高科学家对肠道微生物群的了解，以及采用可以在身体特定部位释放的治疗方法。

“材料、发明和发现方面有许多快速进步，可以用于解决医疗问题，”这项研究的作者贝廷格在一份新闻稿中说。“如果我们能够设计出能够最大限度地利用现有药物的设备，那么这是一个非常有吸引力的价值主张。我相信这些设备可以在未来 5-10 年内在患者身上进行测试。”