Pilulka, která zkontroluje, jak se daří tvým střevům, a pak se prostě stráví jako jídlo, zní jako sci-fi. Přesto právě takovou elektroniku z medu, pigmentu ze zubní pasty, mořských řas a šťávy z červeného zelí vytvořil projekt ELFO, podporovaný EU a realizovaný na Italském technologickém institutu v letech 2020 až 2025. Cílem jsou bezpečnější a udržitelnější přístroje, které by jednou mohly nahradit některé invazivní zákroky. A na konci si můžeš ověřit, jestli by ti pilulka se senzorem stála za důvěru.
Polykatelná zařízení nabízejí neinvazivní způsob, jak nahlédnout do těla. Polykají se jako obyčejná pilulka a v reálném čase mohou sledovat pH, tělesnou teplotu i další fyziologické parametry, díky čemuž je méně potřeba invazivních zákroků.
To je příslib. Realita je podle týmu projektu ELFO, který podporuje EU, o něco složitější.
Dnešní polykatelná zařízení obsahují materiály, které jsou nebezpečné pro pacienty a po vyhození škodí životnímu prostředí. Má to praktické důsledky i pro medicínu. Jak říká koordinátor projektu Mario Caironi z Laboratoře tištěné a molekulární elektroniky na Italském technologickém institutu: „Podávání většiny současných polykatelných zařízení musí být z bezpečnostních důvodů pod dohledem, což znamená promarněné příležitosti pro celoplošné programy zdravotního screeningu.“
Jinými slovy, pokud každý spolknutý senzor vyžaduje odborníka, který ho hlídá, je těžké takovou technologii používat ve velkém.
Projekt ELFO, zkratka pro „Electronic Food: enabling edible electronic systems for biomedical and food monitoring applications“, si dal za cíl tento problém vyřešit výrobou jedlé elektroniky z potravinových materiálů. Financovala ho Evropská rada pro výzkum v rámci programu Horizont 2020 a probíhal od 1. září 2020 do 31. srpna 2025 s příspěvkem EU ve výši 1 980 000 eur.
Myšlenka se snadno vysloví, ale těžko realizuje: zařízení, která udělají svou práci a pak beze stopy zmizí. Caironi vysvětluje: „Po splnění své funkce lze tuto elektroniku přirozeně strávit nebo dokonce metabolizovat, bez elektroodpadu.“
Vědci začali tím, že vytvořili knihovnu kandidátních materiálů, které mají užitečné elektronické vlastnosti a tělo je snadno zpracuje. Při rozhodování, co stojí za zvážení, se řídili doporučeními regulátorů, jako jsou Evropský úřad pro bezpečnost potravin a americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA).
Poté tým materiály optimalizoval, aby mohly sloužit jako vodiče, izolanty nebo polovodiče, tedy základní stavební prvky každého elektronického obvodu. Následoval klíčový krok: zkoušky v simulovaných žaludečních a střevních šťávách, aby se ověřilo, že si materiály zachovají své vlastnosti uvnitř těla, a ne jen na laboratorním stole.
Některé výsledky překvapily i samotné vědce. „Bylo velmi vzrušující sledovat, jak některé exotické materiály fungovaly nečekaně dobře. Med se ukazuje jako skvělý pro hradlování tranzistorů a pigment ze zubní pasty nabízí výborný stabilní polovodič,“ říká Caironi.
Pomocí nízkoteplotních technik na kapalné bázi, například inkoustového tisku, tým vyrobil celou sadu jedlých součástek:
Z těchto součástek projekt postavil dva demonstrátory. Prvním je chytrá pilulka určená ke sledování zdraví trávicího traktu. Druhým je potravinový senzor, který sleduje bezpečnost a kvalitu jídla, nikoli stav pacienta.
Každé elektronické zařízení potřebuje napájení a to byla další výzva, které se ELFO ujal. Tým vyvinul, jak sám uvádí, první jedlou dobíjecí baterii na světě. Její složení se čte spíš jako recept než jako seznam součástek: riboflavin, kvercetin (žlutý pigment z cibule), řasa nori, aktivní uhlí, jedlé zlato a slaná voda.
Vynález zaujal daleko za hranicemi laboratoře: časopis TIME ho zařadil mezi nejlepší vynálezy roku 2023. Caironi shrnuje pokrok: „Jedlou baterii jsme dovedli na úroveň, kdy dokáže napájet většinu polykatelných zařízení, a potravinový senzor dokáže zaznamenat, kdy byla potravina rozmrazena a znovu zmrazena, což značí, že se stala nebezpečnou ke konzumaci.“
Ta druhá část se hodí každému, kdo se někdy ptal, jestli sáček mražené zeleniny přežil cestu domů z obchodu.
Práce s projektem ELFO nekončí. Navazující projekt EAT, který rovněž podporuje Evropská rada pro výzkum, posouvá výzkum dál. „EAT si klade za cíl vytvořit první plně jedlou pilulku pro měření doby vyprazdňování žaludku, důležitou pro odborníky na výživu při studiu sytosti. Chceme z této jedlé pilulky udělat platformu, do které půjde v budoucnu zabudovat další senzory pro jiné účely,“ říká Caironi.
Pokud to vyjde, jediná spolknutá pilulka by mohla vědcům prozradit, jak rychle jídlo opouští žaludek, a později nést i další senzory.
Projekt ELFO, který v letech 2020 až 2025 koordinoval Italský technologický institut, ukázal, že elektroniku lze vyrobit z potravin: z medu, pigmentu ze zubní pasty, beta-karotenu, chitosanu, zlatého listu a šťávy z červeného zelí. Tým své materiály otestoval v simulovaných trávicích šťávách, vytvořil chytrou pilulku pro zdraví střev a potravinový senzor, který pozná rozmrazené a znovu zmrazené jídlo, a také jedlou dobíjecí baterii, zařazenou mezi nejlepší vynálezy roku 2023 podle časopisu TIME. Navazující projekt EAT pracuje na plně jedlé pilulce, která měří dobu vyprazdňování žaludku.
5 otázek · jedna minuta
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文