Science子刊：大开眼界！麻省理工开发了一种可食用的振动胶囊，有助于减肥

当你吃大餐时，你的胃会向你的大脑发出信号，产生一种饱腹感，这有助于你意识到是时候停止进食了。胃里充满液体也会传递这些信息，这就是为什么节食者经常被建议在吃饭前喝一杯水。

麻省理工学院的工程师们现在想出了一种利用这种现象的新方法，食用一种可在胃内振动的可消化胶囊。这些振动激活了与胃膨胀相同的拉伸感受器，产生了一种虚幻的饱腹感。

研究人员发现，在进食前20分钟给动物服用这种药丸，不仅刺激了发出饱腹感信号的激素的释放，还使动物的食物摄入量减少了约40%。研究人员说，科学家们对影响人体体重的机制还有很多要了解的地方，但如果进一步的研究表明这项技术可以安全地用于人类，那么这种药丸可能会提供一种治疗肥胖症的微创方法。

哈佛大学生物工程助理教授，20岁的Shriya Srinivasan博士说：“对于那些想减肥或控制食欲的人来说，它可以在每餐前服用，这可能真的很有趣，因为它将提供一种选择，可以最大限度地减少我们在其他药物治疗中看到的副作用。”

Srinivasan是这项新研究的主要作者，该研究发表在今天的《科学进展》杂志上。Giovanni Traverso是麻省理工学院机械工程副教授，也是布莱根妇女医院的胃肠病学家，他是这篇论文的资深作者。

饱腹感

当胃膨胀时，被称为机械感受器的特殊细胞会感知到这种拉伸，并通过迷走神经向大脑发送信号。因此，大脑刺激胰岛素以及c肽、Pyy和GLP-1等激素的产生。所有这些激素共同作用，帮助人们消化食物，感觉饱腹，停止进食。与此同时，胃饥饿素(一种促进饥饿感的激素)的水平下降。

当Srinivasan还是麻省理工学院的一名研究生时，他对通过振动人工拉伸胃部的机械感受器来控制这一过程的想法产生了兴趣。先前的研究表明，对肌肉施加振动会让人产生一种感觉，即肌肉比实际拉伸得更远。

Srinivasan说:“我想知道我们是否可以通过振动胃里的拉伸感受器来激活它们，让它们感觉到整个胃都在扩张，从而产生一种膨胀的错觉，从而调节激素和饮食模式。”

作为麻省理工学院科赫综合癌症研究所的博士后，Srinivasan与Traverso实验室密切合作，该实验室开发了许多口服药物和电子设备的新方法。在这项研究中，Srinivasan与Traverso等一组研究人员设计了一种复合维生素大小的胶囊，其中包括一个振动元件。当这种由小型氧化银电池供电的药丸到达胃部时，酸性胃液会溶解覆盖在胶囊上的胶膜，完成激活振动电机的电子电路。

在一项动物研究中，研究人员发现，一旦药丸开始振动，它就会激活机械感受器，通过刺激迷走神经向大脑发送信号。研究人员跟踪了设备振动期间的激素水平，发现它们反映了进食后的激素释放模式，即使动物空腹时也是如此。

然后，研究人员测试了这种刺激对动物食欲的影响。他们发现，在给动物提供食物之前，当药丸被激活约20分钟后，它们消耗的食物平均比没有激活药丸时少40%。在服用振动药丸期间，这些动物的体重增长速度也较慢。

“行为改变令人印象深刻，这是使用内源性系统而不是任何外源性治疗。我们有潜力通过调节肠道神经系统来克服与生物药物递送相关的一些挑战和成本，”Traverso说。

目前这种药丸的设计是在进入胃后振动约30分钟，但研究人员计划探索使其在胃中停留更长的时间的可能性，在那里它可以根据需要无线打开和关闭。在动物实验中，药丸在四五天内通过消化道。

研究还发现，当药丸在动物消化道内时，它们没有表现出任何阻塞、穿孔或其他负面影响的迹象。

一种替代方法

研究人员说，这种药丸可以为目前治疗肥胖的方法提供另一种选择。非医疗干预，如饮食锻炼，并不总是有效的，许多现有的医疗干预是相当侵入性，创伤性的。其中包括胃旁路手术和胃球囊手术，由于安全考虑，这些手术在美国已不再广泛使用。

GLP-1激动剂等药物也可以帮助减肥，但大多数药物都必须注射，对许多人来说，这是负担不起的。Srinivasan表示，麻省理工学院胶囊的制造成本可以让那些无法获得更昂贵治疗选择的人使用。

“对很多人来说，一些更有效的治疗肥胖的方法非常昂贵。在规模化生产的情况下，我们的设备可以在一个相当划算的价格点上生产，我很想看到这将如何改变全球卫生机构中人们的护理和治疗，这些人可能无法获得今天可用的一些更复杂或更昂贵的选择。”

研究人员现在计划探索扩大胶囊生产的方法，以便在人体中进行临床试验。这样的研究对于更多地了解这种设备的安全性，以及确定饭前服用胶囊的最佳时间和需要服用的频率都很重要。

该论文的其他作者包括Amro Alshareef、Alexandria Hwang、Ceara Byrne、Johannes Kuosmann、Keiko Ishida、Joshua Jenkins、Sabrina Liu、Wiam Abdalla Mohammed Madani、Alison Hayward和Niora Fabian。

这项研究由美国国立卫生研究院、诺和诺德、麻省理工学院机械工程系、施密特科学奖学金和美国国家科学基金会资助。