Tutkijat kehittävät 3D -tulostetun pillerin, joka ottaa näytteitä suolistossa olevista bakteereista

Suoliston mikrobiomi koostuu biljoonista elävistä mikrobeista, ja yli tuhat bakteerilajia. On tiedetty, että suolilla on tärkeä rooli kehon terveydessä. Yliopistoinsinöörien ryhmä on saattanut kehittää tavan tutkia ja kerätä näytteitä suolistossa elävistä mikrobeista.

Tuftsin yliopiston insinööritiimi on kehittänyt 3D -pillerin, joka voi ottaa näytteitä suoliston bakteereista sen kulkiessa ruoansulatuskanavan läpi. Julkaistu lehdessä Kehittyneet älykkäät järjestelmät, 3D-pilleri on ensimmäinen ei-invasiivinen tapa kerätä näytteitä ja tarjota mikrobiomipopulaatioprofiili koko ruoansulatuskanavassa.

Bakteerit suolistossa vedetään kierteisiin kanaviin pillerin osmoottisella "pumpulla". Kuva:Nano Lab, Tuftsin yliopisto

3D -pilleri voi ottaa näytteitä suolistobakteereista koko ruoansulatuskanavassa

Nykyisessä, ruoansulatuskanavan näytteenottomenetelmissä käytetään ulosteen metaboliitteja ja DNA -analyysiä. Kuitenkin, nämä menetelmät eivät tarjoa perusteellisia ja kattavia tietoja maantieteellisestä ympäristöstä, erityisesti paksusuolen distaalin yläosassa. Se on alue, jossa useimmat mikrobiomilajit eroavat merkittävästi.

Tutkijoiden mukaan he ovat testanneet pillerin ja havainneet, että se antaa tarkan tunnistuksen populaatioista, mukaan lukien niiden runsaus eri sovelluksissa. Tiimi kokeili pillereitä sekä sioilla että kädellisillä, mutta kliiniset tutkimukset on suoritettava sen selvittämiseksi, voidaanko pilleriä soveltaa ihmisiin sekä diagnosointiin että hoitoon tulevaisuudessa.

Suoliston mikrobiomi

Suolistossa asuu biljoonia mikrobiomeja, mukaan lukien bakteerit. Tämä tarkoittaa sitä, että ne suolen bakteereja ovat jopa runsaampia kuin koko kehon solut. Plus, suolistossa elää yli tuhat bakteerilajia. Ne ovat olemassa syystä ja tarjoavat monia hyödyllisiä vaikutuksia kehoon.

Ihan aluksi, suolistobakteereilla on suojaava ja tukeva osa ruoansulatusta ja se auttaa suojaamaan kehoa sairauksilta. Kuitenkin, kun ruoansulatuskanavassa tapahtuu mikrobien tasapaino, kutsutaan dysbioosiksi, esiintyy, se voi aiheuttaa monia ruoansulatushäiriön oireita, kuten ummetus, turvotus, ruoansulatushäiriöt, ja ripuli.

Dysbioosi voi myös liittyä tulehdukseen, sairauksien, kuten syövän, paheneminen, ja alttius tietyille infektioille. Tutkimukset ovat osoittaneet, että mikrobiomimetaboliitit suojaavat kehoa sairauksilta.

”Opimme melko paljon suoliston mikrobiomin roolista terveydessä ja sairauksissa. Kuitenkin, tiedämme hyvin vähän sen biogeografiasta. Pilleri parantaa ymmärrystämme alueellisen jakautumisen roolista mikrobiomiprofiilissa uusien hoitojen ja hoitojen edistämiseksi useille sairauksille ja tiloille, ”Sama Sonkusale, opiskele ja kirjoita sähkö- ja tietotekniikan professori Tuftsin yliopiston teknillisessä korkeakoulussa, sanoi.

Hienostunut 3D -pilleri

Uusi 3D-pilleri on moderni ja uusin, kehitetty 3D -tulostimen kautta, jossa on mikrofluidikanavat. Uusi pilleri voi saada näytteitä ruoansulatuskanavan eri vaiheista. Pillerin pinnalla on pH-herkkä suoja, joten se ei ime näytteitä ennen kuin se pääsee ohutsuoleen. Vatsassa, missä happoja on, pinnoite sulaa, jotta se voi ottaa näytteitä ohutsuolesta.

Sen lisäksi, että, siinä on puoliläpäisevä kalvo, joka erottaa pillerin kahteen kammioon-toisessa kammiossa on kierukkakanavat, on vastuussa bakteerien hankkimisesta ja toinen on kalsiumilla täytetty kammio, joka auttaa tekemään osmoottista virtausta kalvon poikki. 3D -pilleri sisältää myös pienen magneetin, joka pitää sen tietyillä suoliston alueilla tarkempia näytteenottoja varten ulkoisen magneetin ohjaamana.

Tutkijat löysivät pillerin ruoansulatuskanavasta suolakammiossa olevan fluoresoivan väriaineen kautta.

"Tämän laitteen muotoilu tekee siitä uskomattoman helppokäyttöisen, aiheuttaen pienen riskin mitattavalle kohteelle, silti antaa niin paljon tietoa, "Professori Giovanni Widmer, tartuntatautien ja maailmanlaajuisen terveyden professori Tufts Cummingsin eläinlääketieteen koulussa, sanoi lausunnossaan.

"Verrattuna muihin ei-invasiivisiin diagnostisiin laitteisiin, tämä on kuin suoliston terveydelle EKG, " hän lisäsi.

Tutkijat uskovat, että uusi tekniikka voi auttaa ruoansulatuskanavan diagnosoinnissa analysoimalla bakteeripopulaatioita DNA -sekvensointitekniikoilla. Uusi ei-invasiivinen menetelmä auttaa diagnosoinnin lisäksi myös erilaisten ruoansulatushäiriöiden hoidossa.

"Tuloksemme osoittavat, että pillereiden mikrofluidikanavista toipuneet bakteeripopulaatiot muistuttavat läheisesti mikro -ympäristön bakteeripopulaatiotietoja, joille pilleri altistettiin, ”Tutkijat päättivät tutkimuksessa.
"Uskomme, että tällaiset lab-on-a-pilleri -laitteet mullistavat ymmärryksemme suoliston mikrobiomin spatiaalisesta monimuotoisuudesta ja sen vasteesta lääketieteellisiin olosuhteisiin ja hoitoihin, "He lisäsivät.

• Tutkijat tutkivat, miten sieni vuorovaikutuksessa bakteerien kanssa laukaisee Crohnin taudin
• Uusi DNA:ta ja yhdistelmäproteiineja sisältävä rokote voi suojata HIV:ltä