Mokslininkai kuria 3D spausdintą piliulę, iš kurios imami žarnyne rastų bakterijų mėginiai

Žarnyno mikrobiomą sudaro trilijonai gyvų mikrobų, ir daugiau nei tūkstantis bakterijų rūšių. Buvo žinoma, kad žarnynas vaidina svarbų vaidmenį organizmo sveikatai. Universiteto inžinierių komanda galėjo sukurti būdą, kaip ištirti ir surinkti žarnyne gyvenančių mikrobų mėginius.

Tufto universiteto inžinierių komanda sukūrė 3D piliulę, kuri gali imti žarnyno bakterijų mėginius, kai ji praeina per virškinamąjį traktą. Paskelbta žurnale Pažangios intelektualios sistemos, 3D piliulė yra pirmoji neinvazinė priemonė mėginiams surinkti ir mikrobiomų populiacijai visame virškinamajame trakte pateikti.

Bakterijos, esančios žarnyne, į spiralinius kanalus įtraukiamos tablečių osmosiniu „siurbliu“. Vaizdo kreditas:„Nano Lab“, Tufto universitetas

3D piliulė gali imti žarnyno bakterijų mėginius visame virškinimo trakte

Dabar, GI trakto mėginių ėmimo metodai naudoja išmatų metabolitus ir DNR analizę. Tačiau, šie metodai nesuteikia išsamių ir išsamių duomenų apie GI aplinką, ypač viršutinėje gaubtinės žarnos dalyje. Tai sritis, kurioje dauguma mikrobiomų rūšių labai skiriasi.

Pasak tyrėjų, jie išbandė tabletes ir nustatė, kad jos leidžia tiksliai identifikuoti populiacijas, įskaitant jų gausą įvairiose srityse. Komanda išbandė tabletes tiek kiaulėms, tiek primatams, tačiau reikia atlikti klinikinius tyrimus, siekiant išsiaiškinti, ar tabletes galima naudoti žmonėms diagnozuoti ir gydyti ateityje.

Žarnyno mikrobiomas

Žarnyne gyvena trilijonai mikrobiomų, įskaitant bakterijas. Tai reiškia, kad jų žarnyno bakterijos yra dar gausesnės nei viso kūno ląstelės. Be to, žarnyne gyvena daugiau nei tūkstantis bakterijų rūšių. Jie yra dėl priežasties ir turi daug naudingo poveikio organizmui.

Pirmiausia, žarnyno bakterijos turi apsauginę ir palaikančią virškinimo funkciją ir padeda apsaugoti organizmą nuo ligų. Tačiau, kai virškinimo trakte atsiranda mikrobiomų pusiausvyra, vadinama disbioze, atsiranda, gali sukelti daug virškinimo sutrikimo simptomų, pvz., vidurių užkietėjimas, pilvo pūtimas, nevirškinimas, ir viduriavimas.

Disbiozė taip pat gali būti susijusi su uždegimu, ligų, tokių kaip vėžys, paūmėjimas, ir pažeidžiamumas tam tikroms infekcijoms. Tyrimai parodė, kad mikrobiomų metabolitai veikia apsaugodami organizmą nuo ligų.

„Mes gana daug sužinome apie žarnyno mikrobiomo vaidmenį sveikatai ir ligoms. Tačiau, apie jos biogeografiją žinome labai mažai. Tabletė pagerins mūsų supratimą apie erdvinio pasiskirstymo vaidmenį mikrobiomo profilyje, siekiant paskatinti naujus daugelio ligų ir būklių gydymo būdus, „Tas pats Sonkusale, Tuftso universiteto inžinerijos mokyklos bendraautorius ir elektrotechnikos bei kompiuterių inžinerijos profesorius, sakė.

Įmantri 3D piliulė

Nauja 3D piliulė yra moderni ir pažangiausia, sukurtas per 3D spausdintuvą su mikrofluidiniais kanalais. Nauja tabletė gali gauti mėginių iš įvairių virškinimo trakto fazių. Tabletės paviršius turi pH jautrią dangą, todėl jis neįsisavins jokių mėginių, kol nepatenka į plonąją žarną. Skrandyje, kur yra rūgščių, danga tirpsta, kad jis galėtų paimti mėginius plonojoje žarnoje.

Be to, ji turi pusiau pralaidžią membraną, kuri atskiria tabletę į dvi kameras-vieną kamerą, kurioje yra sraigtiniai kanalai, yra atsakingas už bakterijų įgijimą, o kita yra kalcio užpildyta kamera, kuris padeda sudaryti osmosinį srautą per membraną. 3D piliulėje taip pat yra mažas magnetas, kuris jį laiko tam tikrose žarnyno vietose, kad būtų galima tiksliau paimti mėginius, vadovaujantis išoriniu magnetu.

Tyrėjai nustatė piliulę virškinimo trakte per fluorescencinius dažus druskos kameroje.

„Šio prietaiso dizainas leidžia jį naudoti neįtikėtinai lengvai, nekelia didelės rizikos matuojamam subjektui, vis tiek tiek daug informacijos, "Prof. Giovanni Widmer, infekcinių ligų ir pasaulinės sveikatos profesorius Tufts Cummings veterinarijos mokykloje, sakoma pareiškime.

„Palyginti su kitais neinvaziniais diagnostikos prietaisais, tai tarsi EKG žarnyno sveikatai, " jis pridėjo.

Mokslininkai mano, kad naujos technologijos gali padėti diagnozuoti virškinimo traktą, analizuojant bakterijų populiacijas naudojant DNR sekos nustatymo metodus. Naujasis neinvazinis metodas padės ne tik diagnozuoti, bet ir gydyti įvairius virškinimo sutrikimus.

„Mūsų rezultatai rodo, kad bakterijų populiacijos, susigrąžintos iš tablečių mikrofluidinių kanalų, labai panašios į mikroaplinkos, kurioje tabletė buvo veikiama, bakterijų populiacijos demografiją, “, - tyrime padarė išvadą mokslininkai.
„Manome, kad tokie laboratoriniai prietaisai tabletėje pakeis mūsų supratimą apie žarnyno mikrobiomo erdvinę įvairovę ir jos atsaką į sveikatos būklę bei gydymą, “ - pridūrė jie.

• Mokslininkai tiria, kaip grybas sąveikauja su bakterijomis ir sukelia Krono ligą
• Nauja vakcina, kurioje yra DNR ir rekombinantinių baltymų, gali apsaugoti nuo ŽIV