Forskere udvikler 3D -trykt pille, der prøver bakterier, der findes i tarmen

Tarmmikrobiomet består af billioner af levende mikrober, og mere end tusind bakteriearter. Det har været kendt, at tarmen spiller en vigtig rolle i kroppens sundhed. Et team af universitetsingeniører har muligvis udviklet en måde at studere og indsamle prøver af mikrober, der lever i tarmen.

Et team af ingeniører ved Tufts University har udviklet en 3D -pille, der kan prøve bakterier i tarmen, når den passerer gennem fordøjelseskanalen. Udgivet i tidsskriftet Avancerede intelligente systemer, 3D-pillen er det første ikke-invasive middel til at erhverve prøver og give en profil af mikrobiompopulationer i hele fordøjelseskanalen.

Bakterier i tarmen trækkes ind i spiralformede kanaler af en osmotisk 'pumpe' i pillen. Billedkredit:Nano Lab, Tufts University

3D -pillen kan prøve tarmbakterier i hele mave -tarmkanalen

På nuværende tidspunkt, prøveudtagningsmetoder i mave -tarmkanalen anvender fækale metabolitter og DNA -analyse. Imidlertid, disse metoder giver ikke dybdegående og omfattende data om GI-miljøet, især i den øvre del af den distale tyktarm. Det er et område, hvor de fleste mikrobiomarter adskiller sig markant.

Ifølge forskerne, de har testet pillen, og de fandt ud af, at den giver nøjagtig identifikation af populationerne, herunder deres overflod i forskellige applikationer. Holdet prøvede pillen på både grise og primater, men der skal udføres kliniske forsøg for at se, om pillen kan anvendes på mennesker til både diagnose og behandling i fremtiden.

Tarmmikrobiomet

Tarmene er hjemsted for billioner af mikrobiomer, herunder bakterier. Det betyder, at tarmbakterierne er endnu mere rigelige end cellerne i hele kroppen. Plus, der er mere end tusind arter af bakterier, der lever i tarmen. De er der af en grund, og de giver mange gavnlige virkninger på kroppen.

Først, tarmbakterier har en beskyttende og støttende rolle i fordøjelsen, og det hjælper med at beskytte kroppen mod sygdom. Imidlertid, når balancen af ​​mikrobiom forekommer i mave -tarmkanalen, kaldet dysbiose, opstår, det kan føre til mange symptomer på fordøjelsesforstyrrelser, såsom forstoppelse, oppustethed, dårlig fordøjelse, og diarré.

Dysbiose kan også knyttes til betændelse, forværring af sygdomme som kræft, og sårbarhed over for visse infektioner. Undersøgelser har vist, at mikrobiometabolitter virker ved at beskytte kroppen mod sygdom.

”Vi lærer ret meget om tarmmikrobiomets rolle i sundhed og sygdom. Imidlertid, vi ved meget lidt om dets biogeografi. Pillen vil forbedre vores forståelse af den rumlige fordelings rolle i mikrobiomprofilen for at fremme nye behandlinger og behandlinger for en række sygdomme og tilstande, ”Sameer Sonkusale, studere medforfatter og professor i elektroteknik og computerteknik på Tufts University's School of Engineering, sagde.

Sofistikeret 3D -pille

Den nye 3D-pille er moderne og topmoderne, udviklet gennem en 3D -printer med mikrofluidiske kanaler. Den nye pille kan få prøver fra de forskellige faser i fordøjelseskanalen. Pilleoverfladen har et pH-følsomt dæksel, så det vil ikke absorbere nogen prøver, før det kommer ind i tyndtarmen. I maven, hvor syrer findes, belægningen smelter, gør det i stand til at få prøver i tyndtarmen.

Bortset fra det, den har en halvgennemtrængelig membran, der adskiller pillen i to kamre-et kammer omfattende spiralformede kanaler, er ansvarlig for at erhverve bakterier, og den anden er et calciumfyldt kammer, som hjælper med at få en osmotisk strømning over membranen. 3D -pillen indeholder også en lille magnet, der holder den på bestemte områder i tarmen for mere specifik prøvetagning styret af en ekstern magnet.

Forskerne fandt pillen i fordøjelseskanalen gennem et fluorescerende farvestof i saltkammeret.

"Designet af denne enhed gør den utrolig nem at bruge, udgør en lille risiko for motivet, der måles, alligevel giver så mange oplysninger, "Prof. Giovanni Widmer, professor i infektionssygdomme og global sundhed i Tufts Cummings School of Veterinary Medicine, sagde i en erklæring.

"Sammenlignet med andre ikke-invasive diagnostiske enheder, det er som at have en EKG for tarmsundhed, " han tilføjede.

Forskerne mener, at ny teknologi kan hjælpe med gastrointestinal diagnose ved at analysere bakteriepopulationer ved hjælp af DNA -sekventeringsteknikker. Den nye ikke-invasive metode hjælper ikke kun i diagnosen, men også i behandlingen af ​​forskellige fordøjelsesforstyrrelser.

"Vores resultater viser, at bakteriepopulationerne, der blev genoprettet fra pillernes mikrofluidiske kanaler, meget ligner den bakterielle befolkningsdemografi i mikromiljøet, som pillen blev udsat for, ”Konkluderede forskerne i undersøgelsen.
"Vi mener, at sådanne lab-on-a-pill-enheder vil revolutionere vores forståelse af tarmmikrobiomets rumlige mangfoldighed og dets reaktion på medicinske tilstande og behandlinger, ”Tilføjede de.

• Forskere undersøger, hvordan svamp interagerer med bakterier for at udløse Crohns sygdom
• Ny vaccine indeholdende DNA og rekombinante proteiner kan beskytte mod HIV