Een team van ingenieurs van Tufts University heeft een 3D-pil ontwikkeld die bacteriën in de darm kan bemonsteren terwijl deze door het spijsverteringskanaal gaan. Gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde intelligente systemen, de 3D-pil is het eerste niet-invasieve middel om monsters te verkrijgen en het profiel van microbioompopulaties in het gehele spijsverteringskanaal te verschaffen.
Bacteriën in de darm worden in de spiraalvormige kanalen getrokken door een osmotische 'pomp' in de pil. Afbeelding tegoed:Nano Lab, Tufts University Momenteel, bemonsteringsmethoden van het maagdarmkanaal maken gebruik van fecale metabolieten en DNA-analyse. Echter, deze methoden bieden geen diepgaande en uitgebreide gegevens van de GI-omgeving, vooral in het bovenste deel van het distale colon. Het is een gebied waar de meeste microbioomsoorten aanzienlijk verschillen.
Volgens de onderzoekers is ze hebben de pil getest en ze ontdekten dat het een nauwkeurige identificatie van de populaties geeft, inclusief hun overvloed in verschillende toepassingen. Het team probeerde de pil op zowel varkens als primaten, maar er zijn klinische proeven nodig om te zien of de pil in de toekomst op mensen kan worden toegepast voor zowel diagnose als behandeling.
De darm is de thuisbasis van biljoenen microbiomen, inclusief bacteriën. Dat betekent dat de darmbacteriën zelfs overvloediger zijn dan de cellen in het hele lichaam. Plus, er leven meer dan duizend soorten bacteriën in de darm. Ze zijn er met een reden en ze hebben veel gunstige effecten op het lichaam.
Ten eerste, darmbacteriën spelen een beschermende en ondersteunende rol bij de spijsvertering en helpen het lichaam te beschermen tegen ziektes. Echter, zodra de balans van het microbioom zich voordoet in het maagdarmkanaal, dysbiose genoemd, komt voor, het kan leiden tot veel symptomen van spijsverteringsstoornissen, zoals constipatie, opgeblazen gevoel, indigestie, en diarree.
Dysbiose kan ook in verband worden gebracht met ontstekingen, verergering van ziekten zoals kanker, en kwetsbaarheid voor bepaalde infecties. Studies hebben aangetoond dat microbioommetabolieten werken door het lichaam te beschermen tegen ziekten.
“We leren heel veel over de rol van het darmmicrobioom in gezondheid en ziekte. Echter, we weten heel weinig over zijn biogeografie. De pil zal ons begrip van de rol van ruimtelijke distributie in het microbioomprofiel verbeteren om nieuwe behandelingen en therapieën voor een aantal ziekten en aandoeningen te bevorderen, Sameer Sonkusale, co-auteur en hoogleraar elektrische en computertechniek studeren aan de School of Engineering van Tufts University, zei.
De nieuwe 3D-pil is modern en state-of-the-art, ontwikkeld via een 3D-printer met microfluïdische kanalen. De nieuwe pil kan monsters krijgen uit de verschillende fasen van het spijsverteringskanaal. Het oppervlak van de pil heeft een pH-gevoelige laag, dus het zal geen monsters opnemen totdat het in de dunne darm komt. In de maag, waar zuren bestaan, de coating smelt, waardoor het in staat is om monsters in de dunne darm te krijgen.
Daarnaast, het heeft een semi-permeabel membraan dat de pil in twee kamers scheidt - een kamer met spiraalvormige kanalen, is verantwoordelijk voor het verwerven van bacteriën en de andere is een met calcium gevulde kamer, die helpt bij het maken van een osmotische stroom over het membraan. De 3D-pil bevat ook een kleine magneet die hem op bepaalde gebieden in de darm houdt voor meer specifieke bemonstering, geleid door een externe magneet.
De onderzoekers vonden de pil in het spijsverteringskanaal via een fluorescerende kleurstof in de zoutkamer.
"Het ontwerp van dit apparaat maakt het ongelooflijk gebruiksvriendelijk, weinig risico voor het te meten onderwerp, maar geeft zoveel informatie, " Prof. Giovanni Widmer, hoogleraar infectieziekten en mondiale gezondheid aan de Tufts Cummings School of Veterinary Medicine, zei in een verklaring.
"In vergelijking met andere niet-invasieve diagnostische apparaten, dit is alsof je een ECG hebt voor de darmgezondheid, " hij voegde toe.
De onderzoekers geloven dat nieuwe technologie kan helpen bij gastro-intestinale diagnose door bacteriële populaties te analyseren met behulp van DNA-sequencing-technieken. De nieuwe niet-invasieve methode zal niet alleen helpen bij de diagnose, maar ook bij de behandeling van verschillende spijsverteringsstoornissen.
"Onze resultaten laten zien dat de bacteriële populaties die zijn hersteld van de microfluïdische kanalen van de pillen, sterk lijken op de demografie van de bacteriële populatie van de micro-omgeving waaraan de pil werd blootgesteld, ' concluderen de onderzoekers in het onderzoek.
"Wij geloven dat dergelijke lab-on-a-pil-apparaten ons begrip van de ruimtelijke diversiteit van het darmmicrobioom en zijn reactie op medische aandoeningen en behandelingen radicaal zullen veranderen, ’ voegden ze eraan toe.
Vaginale bacteriën gekoppeld aan vroeggeboorte
Kinderen zijn immuun voorbereid op SARS-CoV-2
Bepaalde bacteriesoorten kunnen het hiv-risico bij vrouwen verhogen,
Studie onthult antivirale effecten van curcumine
Zijn op DNA gebaseerde diëten en gepersonaliseerde medische voeding de toekomst voor gewichtsverlies?
Nieuwe tool om het darmmicrobioom te ontcijferen
Rood vlees verwisselen voor plantaardige vleesalternatieven verlaagt het cardiovasculaire risico
Hart- en vaatziekten is een overkoepelende term die wordt gebruikt om aandoeningen van het hart en de bloedvaten te definiëren en is meestal gekoppeld aan de opbouw van vetophopingen en een verhoogd r
Kankerstof van gewone darmmicrobe
Veel voorkomende darmbacteriën dragen kankerverwekkende mutaties, zegt een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuur op 27 februari 2020. De achtergrond Er leven biljoenen bacteriën i
Wat kan oude uitwerpselen ons vertellen over de evolutie van het menselijke darmmicrobioom?
Oude microbiota-informatie vertegenwoordigt een essentiële bron om bacteriële evolutie te bestuderen en de biologische verspreiding van chronische ziekten door de geschiedenis heen te onderzoeken. E