Gli scienziati sviluppano una pillola stampata in 3D che campiona i batteri trovati nell'intestino

Il microbioma intestinale è composto da migliaia di miliardi di microbi viventi, e più di mille specie di batteri. È noto che l'intestino svolge un ruolo importante nella salute del corpo. Un team di ingegneri universitari potrebbe aver sviluppato un modo per studiare e raccogliere campioni di microbi che vivono nell'intestino.

Un team di ingegneri della Tufts University ha sviluppato una pillola 3D in grado di campionare i batteri nell'intestino mentre attraversano il tratto digestivo. Pubblicato sulla rivista Sistemi intelligenti avanzati, la pillola 3D è il primo mezzo non invasivo per acquisire campioni e fornire il profilo delle popolazioni di microbiomi nell'intero tratto digestivo.

I batteri nell'intestino vengono trascinati nei canali elicoidali da una "pompa" osmotica nella pillola. Credito immagine:Nano Lab, Tufts University

La pillola 3D può campionare i batteri intestinali nell'intero tratto gastrointestinale

Attualmente, metodi di campionamento del tratto gastrointestinale utilizza metaboliti fecali e analisi del DNA. Però, questi metodi non forniscono dati approfonditi e completi dell'ambiente GI, particolarmente nella parte superiore del colon distale. È un'area in cui la maggior parte delle specie di microbioma differisce in modo significativo.

Secondo i ricercatori, hanno testato la pillola e hanno scoperto che fornisce un'identificazione accurata delle popolazioni, compresa la loro abbondanza in varie applicazioni. Il team ha provato la pillola sia sui maiali che sui primati, ma sono necessari studi clinici per vedere se la pillola può essere applicata sull'uomo sia per la diagnosi che per il trattamento in futuro.

Il microbioma intestinale

L'intestino ospita migliaia di miliardi di microbiomi, compresi i batteri. Ciò significa che i batteri intestinali sono ancora più abbondanti delle cellule di tutto il corpo. Più, ci sono più di mille specie di batteri che vivono nell'intestino. Sono lì per un motivo e forniscono molti effetti benefici sul corpo.

prima di tutto, i batteri intestinali hanno una parte protettiva e di supporto nella digestione e aiutano a proteggere il corpo dalle malattie. Però, una volta che l'equilibrio del microbioma si verifica nel tratto gastrointestinale, chiamata disbiosi, si verifica, può portare a molti sintomi di disturbi digestivi, come costipazione, gonfiore, indigestione, e diarrea.

La disbiosi può anche essere collegata all'infiammazione, esacerbazione di malattie come il cancro, e vulnerabilità a determinate infezioni. Gli studi hanno dimostrato che i metaboliti del microbioma agiscono proteggendo il corpo dalle malattie.

“Stiamo imparando molto sul ruolo del microbioma intestinale nella salute e nelle malattie. Però, sappiamo molto poco della sua biogeografia. La pillola migliorerà la nostra comprensione del ruolo della distribuzione spaziale nel profilo del microbioma per far progredire nuovi trattamenti e terapie per una serie di malattie e condizioni, "Sameer Sonkusale, coautore dello studio e professore di ingegneria elettrica e informatica presso la School of Engineering della Tufts University, disse.

Pillola 3D sofisticata

La nuova pillola 3D è moderna e all'avanguardia, sviluppato attraverso una stampante 3D con canali microfluidici. La nuova pillola può prelevare campioni dalle varie fasi del tubo digerente. La superficie della pillola ha una copertura sensibile al pH, quindi non assorbirà alcun campione fino a quando non entrerà nell'intestino tenue. Nello stomaco, dove esistono gli acidi, il rivestimento si scioglie, rendendolo in grado di ottenere campioni nell'intestino tenue.

A parte quello, ha una membrana semipermeabile che separa la pillola in due camere:una camera comprendente canali elicoidali, è responsabile dell'acquisizione di batteri e l'altro è una camera piena di calcio, che aiuta a creare un flusso osmotico attraverso la membrana. La pillola 3D contiene anche un minuscolo magnete che la trattiene in particolari aree dell'intestino per un campionamento più specifico guidato da un magnete esterno.

I ricercatori hanno localizzato la pillola nel tratto digestivo attraverso un colorante fluorescente nella camera del sale.

"Il design di questo dispositivo lo rende incredibilmente facile da usare, presentando un rischio minimo per il soggetto da misurare, eppure fornendo così tante informazioni, " Prof. Giovanni Widmer, professore di malattie infettive e salute globale alla Tufts Cummings School of Veterinary Medicine, detto in un comunicato.

"Rispetto ad altri dispositivi diagnostici non invasivi, è come fare un elettrocardiogramma per la salute dell'intestino, " Ha aggiunto.

I ricercatori ritengono che la nuova tecnologia possa aiutare nella diagnosi gastrointestinale analizzando le popolazioni batteriche utilizzando tecniche di sequenziamento del DNA. Il nuovo metodo non invasivo aiuterà non solo nella diagnosi ma anche nel trattamento di vari disturbi digestivi.

“I nostri risultati mostrano che le popolazioni batteriche recuperate dai canali microfluidici delle pillole assomigliano molto ai dati demografici della popolazione batterica del microambiente a cui è stata esposta la pillola, ” i ricercatori hanno concluso nello studio.
“Riteniamo che tali dispositivi lab-on-a-pillola rivoluzioneranno la nostra comprensione della diversità spaziale del microbioma intestinale e della sua risposta a condizioni e trattamenti medici, "hanno aggiunto.

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