Znanstvenici razvijaju 3D tiskanu pilulu koja uzorkuje bakterije pronađene u crijevima

Crijevni mikrobiom sastoji se od bilijuna živih mikroba, i više od tisuću vrsta bakterija. Poznato je da crijeva igraju važnu ulogu u zdravlju tijela. Tim sveučilišnih inženjera možda je razvio način proučavanja i prikupljanja uzoraka mikroba koji žive u crijevima.

Tim inženjera sa Sveučilišta Tufts razvio je 3D pilulu koja može uzorkovati bakterije u crijevima dok prolaze kroz probavni trakt. Objavljeno u časopisu Napredni inteligentni sustavi, 3D pilula je prvo neinvazivno sredstvo za prikupljanje uzoraka i osiguravanje profila populacije mikrobioma u cijelom probavnom traktu.

Bakterije u crijevima osmotskom 'pumpom' u tableti uvlače se u spiralne kanale. Kredit za sliku:Nano Lab, Sveučilište Tufts

3D pilula može uzorkovati crijevne bakterije u cijelom gastrointestinalnom traktu

Trenutno, metode uzorkovanja gastrointestinalnog trakta koriste se fekalni metaboliti i DNK analiza. Međutim, ove metode ne pružaju dubinske i sveobuhvatne podatke o okruženju geografske oznake, osobito u gornjem dijelu distalnog kolona. To je područje u kojem se većina vrsta mikrobioma značajno razlikuje.

Prema istraživačima, testirali su pilulu i ustanovili da pruža točnu identifikaciju populacije, uključujući njihovo obilje u raznim aplikacijama. Tim je isprobao pilulu i na svinjama i na primatima, ali potrebno je provesti klinička ispitivanja kako bi se vidjelo može li se pilula primijeniti na ljude za dijagnozu i liječenje u budućnosti.

Mikrobiom crijeva

Crijeva su dom bilionima mikrobioma, uključujući bakterije. To znači da su crijevne bakterije još brojnije od stanica u cijelom tijelu. Plus, u crijevima živi više od tisuću vrsta bakterija. Oni su tu s razlogom i pružaju mnoge blagotvorne učinke na tijelo.

Kao prvo, crijevne bakterije imaju zaštitni i potporni dio u probavi i pomažu u zaštiti tijela od bolesti. Međutim, kada dođe do ravnoteže mikrobioma u gastrointestinalnom traktu, naziva se disbioza, javlja se, može dovesti do mnogih simptoma probavnih smetnji, kao što je zatvor, nadutost, probavne smetnje, i proljev.

Disbioza se također može povezati s upalom, pogoršanje bolesti poput raka, i ranjivost na određene infekcije. Studije su pokazale da metaboliti mikrobioma štite tijelo od bolesti.

“Dosta učimo o ulozi crijevnog mikrobioma u zdravlju i bolesti. Međutim, vrlo malo znamo o njegovoj biogeografiji. Tableta će poboljšati naše razumijevanje uloge prostorne raspodjele u profilu mikrobioma za unaprjeđenje novih tretmana i terapija za brojne bolesti i stanja, ”Sameer Sonkusale, koautor studije i profesor elektrotehnike i računalnog inženjerstva na Tehničkoj školi Sveučilišta Tufts, rekao je.

Sofisticirana 3D pilula

Nova 3D pilula moderna je i vrhunska, razvijen putem 3D pisača s mikrofluidnim kanalima. Nova pilula može uzeti uzorke iz različitih faza probavnog trakta. Površina tablete ima prekrivač osjetljiv na pH, pa neće upiti uzorke sve dok ne uđe u tanko crijevo. U želucu, gdje postoje kiseline, prevlaka se topi, što omogućuje dobivanje uzoraka u tankom crijevu.

Osim toga, ima polupropusnu membranu koja odvaja tabletu u dvije komore-jednu komoru sa spiralnim kanalima, odgovoran je za stjecanje bakterija, a drugi je komora ispunjena kalcijem, što pomaže u stvaranju osmotskog toka kroz membranu. 3D pilula također sadrži maleni magnet koji je drži na određenim područjima u crijevima radi specifičnijeg uzorkovanja vođenog vanjskim magnetom.

Znanstvenici su pronašli pilulu u probavnom traktu kroz fluorescentnu boju u slanoj komori.

"Dizajn ovog uređaja čini ga nevjerojatno lakim za upotrebu, predstavlja mali rizik za subjekt koji se mjeri, ipak daje toliko informacija, "Prof. Giovanni Widmer, profesor zaraznih bolesti i globalnog zdravlja na Fakultetu veterinarske medicine Tufts Cummings, - stoji u saopćenju.

"U usporedbi s drugim neinvazivnim dijagnostičkim uređajima, ovo je kao da imate EKG za zdravlje crijeva, " on je dodao.

Znanstvenici vjeruju da nova tehnologija može pomoći u gastrointestinalnoj dijagnozi analizirajući bakterijske populacije pomoću tehnika sekvenciranja DNA. Nova neinvazivna metoda pomoći će ne samo u dijagnostici, već i u liječenju različitih probavnih smetnji.

"Naši rezultati pokazuju da su bakterijske populacije oporavljene iz mikrofluidnih kanala pilula vrlo slične demografskoj populaciji bakterijske populacije mikro okruženja kojem je pilula bila izložena, ”Zaključili su istraživači u studiji.
“Vjerujemo da će takvi laboratorijski uređaji na tabletama revolucionirati naše razumijevanje prostorne raznolikosti crijevnog mikrobioma i njegovog odgovora na medicinska stanja i tretmane, ”Dodali su.

• Znanstvenici istražuju interakciju gljiva s bakterijama kako bi izazvali Crohnovu bolest
• Novo cjepivo koje sadrži DNA i rekombinantne proteine ​​može zaštititi od HIV -a