Sensor Pemantau Kesehatan Perut

Para insinyur dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) berhasil merancang sebuah sensor berbentuk pil Jell-O. Sensor ini dapat ditelan dan dimasukkan ke dalam perut untuk melihat kesehatan perut. Saat mencapai perut, dengan cepat pil akan membengkak ke ukuran aslinya yakni menyerupai bola ping-pong.

Materialnya lembut dan lunak dan akan mampu berada di dalam perut untuk jangka waktu yang lama. Perangkat lunak dan licin ini berpotensi melacak borok, kanker, dan kondisi lainnya dalam jangka panjang. Pil ini di tanami dengan sensor dimana secara terus-menerus pil ini mampu melacak suhu perut hingga 30 hari.

Jika pil perlu dikeluarkan dari perut, maka pasien dapat minum larutan kalsium dan dengan cepat pil akan menyusut ke ukuran semula dan keluar dengan aman dari tubuh. Pil ini terbuat dari dua jenis hidrogel, yakni campuran polimer dan air yang menyerupai konsistensi Jell-O. Kombinasi ini memungkinkan pil dengan cepat membengkak di lambung sambil tetap kebal terhadap lingkungan asam lambung.

Desain berbasis hidrogel lebih lembut, lebih biokompatibel, dan lebih tahan lama daripada sensor yang dapat dicerna saat ini. Sensor yang ada dapat bertahan di perut selama beberapa hari atau dibuat dari plastik keras atau logam yang lebih keras daripada sitem gastrointestinal.

"Mimpinya adalah memiliki pil pintar seperti Jell-O, yang mampu ditelan oleh lambung dan memantau kesehatan pasien untuk waktu yang lama, sebulan misalnya," kata Xuanhe Zhao, profesor teknik mesin di MIT. Zhao berkerja dengan kolaboratornya Giovanni Traverso, seorang ilmuwan tamu yang akan bergabung dengan fakultas MIT pada tahun 2019 ini.

Termasuk dengan Xinyue Liu, Christoph Steiger, dan Shaoting Lin. Temuan ini telah dipublikasikan di Nature Communications. Terinspirasi Ikan Buntal Desain untuk pil baru ini terinspirasi oleh mekanisme pertahanan pada ikan buntal, atau blowfish. Biasanya spesies yang bergerak lambat seperti ikan buntal akan dengan cepat mengembang saat terancam, menyerupai balon runcing.

Hal tersebut dilakukan dengan menyedot air dalam jumlah besar dan cepat. Tubuh yang keras dan menggembungkan puffer persis seperti inilah yang ingin ditiru oleh Zhao dalam bentuk hidrogel. Tim telah mencari cara untuk merancang pil berbasis hidrogel untuk membawa sensor ke perut dan tinggal di sana untuk memantau, berbagai tanda-tanda vital atau keadaan penyakit untuk jangka waktu yang relatif lama.

Mereka menyadari bahwa jika pil cukup kecil untuk ditelan dan diturunkan kerongkongan, itu juga akan cukup kecil untuk keluar dari perut, melalui lubang yang dikenal sebagai pilorus. Untuk mencegahnya keluar dari perut, kelompok harus merancang pil untuk cepat membengkak ke ukuran bola ping-pong.

"Saat ini, ketika orang mencoba mendesain gel yang me mbengkak ini, mereka biasanya menggunakan difusi, membiarkan air secara bertahap berdifusi ke dalam jaringan hidrogel," kata Liu. "Tapi untuk mengembang seukuran bola ping-pong membutuhkan waktu berjam-jam, atau bahkan berhari-hari. Ini lebih lama dari waktu pengosongan perut," kata Liu.

Para peneliti bukan mencari cara untuk merancang pil hidrogel yang bisa mengembang lebih cepat, pada tingkat yang sebanding dengan ikan buntal saat terkejut. Namun, para peneliti menyadari bahwa jika pil itu dibuat hanya dari partikel-partikel ini, pil itu akan segera pecah dan dikeluarkan dari perut.

Jadi mereka merancang lapisan hidrogel pelindung kedua untuk merangkum partikel yang cepat membengkak. Membran luar ini terbuat dari banyak nanoscopic, rantai kristal, masing-masing terlipat di atas yang lain, dalam pola yang hampir tidak dapat ditembus. "Anda harus memecahkan banyak domain kristal untuk memecah membran ini," kata Lin.

"Itulah yang membuat hidrogel ini sangat kuat, dan pada saat yang sama, lembut," tambah Lin. Di laboratorium, para peneliti mencelupkan pil dalam berbagai larutan air dan cairan yang menyerupai lambung, dan menemukan pil tersebut meningkat hingga 100 kali ukuran aslinya dalam waktu sekitar 15 menit - jauh lebih cepat daripada hidrogel yang dapat membengkak yang ada.

Begitu mengembang, Zhao mengatakan pil itu lembut seperti tahu atau Jell-O, namun ternyata kuat. Untuk menguji ketangguhan pil, para peneliti secara mekanis memerasnya hingga ribuan kali, dengan kekuatan yang bahkan lebih besar dari apa yang akan dialami pil dari biasanya.

nik/berbagai sumber/E-6