Foto: Smarterpix / motorolka
Ein Team des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat eine Kapsel mit biologisch abbaubarer Funk-Antenne entwickelt. Diese winzige Technik erkennt, wann die Pille geschluckt wurde, sendet daraufhin ein Signal und verschwindet anschließend wieder aus dem Körper.
Wenn Medikamente kommunizieren
Das Problem ist so simpel wie brisant: Viele Patientinnen und Patienten nehmen ihre Medikamente nur unregelmäßig. Das führt weltweit zu zahlreichen vermeidbaren Todesfällen und zu immensen Kosten. Die neue Pille soll daher nicht belehren, sondern Ärztinnen und Ärzte dabei unterstützen, die tatsächliche Einnahme im Blick zu behalten. Dafür integrierten die Forschenden des MIT ein Meldesystem in klassische Kapseln: Eine bioresorbierbare Antenne funkt nach dem Schlucken ein Signal aus dem Magen, während ein winziger HF-Chip später unverdaut den Körper verlässt – der Rest zerfällt im Magen.
Pille mit Funkkontakt
Gerade für transplantierte Menschen, die dauerhaft Immunsuppressiva brauchen, könnte dieses System von großem Vorteil sein. Auch Patientinnen und Patienten mit Infektionen wie HIV oder Tuberkulose, die lange Therapien durchhalten müssen, gehören zu den Gruppen, für diese Behandlungsform besonders interessant sind. „Sie soll den Menschen helfen, die Therapie zu erhalten, die sie benötigen, um ihre Gesundheit zu maximieren“, sagt Giovanni Traverso, Maschinenbauprofessor am MIT und Gastroenterologe am Brigham and Women’s Hospital und leitender Autor der Studie.
Wie die Technik im Magen arbeitet
Statt auf sperrige, kaum abbaubare Elektronik zu setzen, wählte das Team Materialien, die der Körper bereits kennt: Die Antenne besteht aus Zink, eingebettet in ein Zellulosepartikel, das im Magen zerfällt. Gemeinsam erzeugen beide ein Funksignal, das außerhalb des Körpers unkompliziert empfangen werden kann. „Wir haben uns für diese Materialien entschieden, weil sie sehr gute Sicherheitsprofile aufweisen und zudem umweltverträglich sind“, erklärt Traverso die Wahl. Die eigentliche Pille bleibt dabei im Kern eine herkömmliche Kapsel – aber mit cleverer Zusatzausstattung im Inneren.
Wenn die Pille „angekommen“ meldet
So funktioniert die neue Kapsel: Die Zink-Zellulose-Antenne ist zuerst zu einer kompakten Rolle geformt und befindet sich zusammen mit dem Medikament im Inneren der Kapsel. Außen herum liegt eine Gelatineschicht, die mit Zellulose und Molybdän oder Wolfram beschichtet ist, damit das HF-Signal zunächst blockiert bleibt. Erst im Magen löst sich diese Hülle auf, setzt damit Wirkstoff und Antenne frei und ermöglicht so den Funk. Die Antenne empfängt daraufhin ein externes HF-Signal und antwortet mit Hilfe des kleinen Chips – so bestätigt sie innerhalb von etwa zehn Minuten, dass sich die Kapsel tatsächlich im Magen befindet.
Langfristig sicher, kurzfristig präzise
Der verwendete HF-Chip ist etwa 400 mal 400 Mikrometer groß, handelsüblich und nicht biologisch abbaubar. Er passiert den Verdauungstrakt auf natürlichem Weg, während die übrigen Komponenten innerhalb von rund einer Woche im Magen zerfallen sollen. „Die Komponenten sind so konzipiert, dass sie sich innerhalb weniger Tage abbauen“, erläutert der Wissenschaftler Mehmet Girayhan Say. Zink und Zellulose hätten sich in der Medizin bereits etabliert; parallel werde die langfristige Sicherheit weiter geprüft, während die Technologie in Richtung Klinik wandert.
Mehr Kontrolle bei kritischen Therapien
In Tierversuchen ließ sich das HF-Signal aus dem Mageninneren über eine Distanz von bis zu 60 Zentimetern zuverlässig auslesen. Für den Einsatz beim Menschen planen die Forschenden als nächstes ein tragbares Gerät, das die Signale sammelt und an das medizinische Team des Patienten oder der Patientin übermittelt. Im Fokus stehen zunächst Therapien, bei denen Aussetzer besonders gefährlich sind – etwa nach Organtransplantationen, beim Einsatz von Stents oder bei langwierigen Infektionskrankheiten. Auch Menschen mit neuropsychiatrischen Erkrankungen könnten profitieren, wenn ihre Erkrankung die regelmäßige Einnahme erschwert.
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