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任何时候都多的关于患者疾病状况和某些治疗效果的信息。工程师们也一直在制造患者可以吞咽的设备，这使得医生和患者在可能的情况下可以避免风险的手术和其他侵入性程序。理想情况下，这些设备将持续监测体内的状况或释放药物，一旦完成任务，它们就会在不损害身体的情况下通过身体排出。虽然目前市面上已经有一些设备，但这些设备面临的最大技术障碍之一是寻找一种无毒的电源。根据今天发表在《生物技术趋势》杂志上的一篇由卡内基梅隆大学研究员Christopher Bettinger撰写的综述，最佳解决方案可能是创造一种利用体内独特的化学环境工作的电池，并使用人体已经需要的金属来构建电池。
可吞咽设备通常被称为半侵入式——它们在体内移动，并能收集与植入式设备相同的大量数据，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，能够收集身体温度和胃肠道特定区域的pH值等信息；如今，它们体积更小，技术更先进，甚至可以追踪药物在体内的分解情况。
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但这些小工具也有其自身的风险——它们可能会卡住并导致肠梗阻，或者可能会破裂并向体内泄漏有毒化学物质——如果患者患有由克罗恩病或溃疡性结肠炎等疾病引起的炎症性肠病，这些风险会大大增加。主要关注的领域是电池。这些设备通常由锂离子或氧化银电池供电，如果人暴露在高浓度的这些电池中，它们可能会有毒。为了降低电池的毒性，研究人员正在开发一种使用天然化合物和无毒金属的新型电池。胃酸可以提供驱动设备的化学介质，剩余的部件可以由身体已经需要的可生物降解金属制成，例如镁、钙或钠。
到目前为止，研究人员已经取得了一些进展。但让这些新能源起作用一直具有相当大的挑战性——很难找到一种既不伤害人体，又不会在胃肠道的恶劣化学环境中快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，半侵入式设备将会有更多的应用，例如增进科学家对肠道微生物组的理解，并采用可以在身体特定部位释放的治疗方法。
“材料、发明和发现的许多快速进步都可以用于解决医学问题，”该研究的作者Bettinger在新闻发布会上说。“如果我们能够设计出充分利用现有药物的设备，那将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年内投入患者身上进行测试。”
