Forskere utvikler 3D -trykt pille som prøver bakterier som finnes i tarmen

Tarmmikrobiomet består av billioner av levende mikrober, og mer enn tusen bakteriearter. Det har vært kjent at tarmen spiller en viktig rolle i kroppens helse. Et team av universitetsingeniører kan ha utviklet en måte å studere og samle prøver av mikrober som lever i tarmen.

Et team av ingeniører ved Tufts University har utviklet en 3D -pille som kan prøve bakterier i tarmen når den passerer gjennom fordøyelseskanalen. Publisert i tidsskriftet Avanserte intelligente systemer, 3D-pillen er det første ikke-invasive middelet til å skaffe prøver og gi mikrobiompopulasjonsprofil i hele fordøyelseskanalen.

Bakterier i tarmen trekkes inn i spiralformede kanaler av en osmotisk 'pumpe' i pillen. Bildekreditt:Nano Lab, Tufts University

3D -pillen kan prøve tarmbakterier i hele GI -kanalen

Akkurat nå, prøvetakingsmetoder i GI -kanalen bruker fekale metabolitter og DNA -analyse. Derimot, disse metodene gir ikke grundige og omfattende data om GI-miljøet, spesielt i den øvre delen av det distale kolon. Det er et område der de fleste mikrobiomarter skiller seg vesentlig.

Ifølge forskerne, de har testet pillen og fant ut at den gir nøyaktig identifisering av populasjonene, inkludert deres overflod i forskjellige applikasjoner. Teamet prøvde pillen på både griser og primater, men kliniske forsøk må utføres for å se om pillen kan brukes på mennesker for både diagnose og behandling i fremtiden.

Tarmmikrobiomet

I tarmen er det billioner av mikrobiomer, inkludert bakterier. Det betyr at tarmbakteriene er enda rikeligere enn cellene i hele kroppen. Plus, det er mer enn tusen arter av bakterier som lever i tarmen. De er der av en grunn, og de gir mange gunstige effekter på kroppen.

Først av alt, tarmbakterier har en beskyttende og støttende del i fordøyelsen, og det bidrar til å beskytte kroppen mot sykdom. Derimot, når balansen mellom mikrobiomet oppstår i mage -tarmkanalen, kalt dysbiose, inntreffer, det kan føre til mange symptomer på fordøyelsesforstyrrelser, som forstoppelse, oppblåsthet, fordøyelsesbesvær, og diaré.

Dysbiose kan også knyttes til betennelse, forverring av sykdommer som kreft, og sårbarhet for visse infeksjoner. Studier har vist at mikrobiometabolitter virker ved å beskytte kroppen mot sykdom.

"Vi lærer ganske mye om tarmmikrobiomets rolle i helse og sykdom. Derimot, vi vet veldig lite om biogeografien. Pillen vil forbedre vår forståelse av rollen som romlig fordeling i mikrobiomprofilen for å fremme nye behandlinger og terapier for en rekke sykdommer og tilstander, ”Sameer Sonkusale, studere medforfatter og professor i elektro- og datateknikk ved Tufts University's School of Engineering, sa.

Sofistikert 3D -pille

Den nye 3D-pillen er moderne og topp moderne utviklet gjennom en 3D -skriver med mikrofluidiske kanaler. Den nye pillen kan få prøver fra de forskjellige fasene i fordøyelseskanalen. Overflaten på pillen har et pH-sensitivt deksel, så den vil ikke absorbere noen prøver før den kommer inn i tynntarmen. I magen, der det finnes syrer, belegget smelter, gjør det i stand til å få prøver i tynntarmen.

Bortsett fra det, den har en halvgjennomtrengelig membran som skiller pillen i to kamre-ett kammer som består av spiralformede kanaler, er ansvarlig for å skaffe bakterier, og den andre er et kalsiumfylt kammer, som hjelper til med å få en osmotisk strømning over membranen. 3D -pillen inneholder også en liten magnet som holder den på bestemte områder i tarmen for mer spesifikk prøvetaking styrt av en ekstern magnet.

Forskerne fant pillen i fordøyelseskanalen gjennom et fluorescerende fargestoff i saltkammeret.

"Designet til denne enheten gjør den utrolig enkel å bruke, utgjør liten risiko for motivet som måles, men gir så mye informasjon, "Prof. Giovanni Widmer, professor i smittsomme sykdommer og global helse ved Tufts Cummings School of Veterinary Medicine, sa i en uttalelse.

"Sammenlignet med andre ikke-invasive diagnostiske enheter, dette er som å ha en EKG for tarmhelse, " han la til.

Forskerne mener at ny teknologi kan hjelpe i gastrointestinal diagnose ved å analysere bakteriepopulasjoner ved hjelp av DNA -sekvenseringsteknikker. Den nye ikke-invasive metoden vil hjelpe ikke bare i diagnosen, men også i behandlingen av ulike fordøyelsesforstyrrelser.

"Resultatene våre viser at bakteriepopulasjonene som ble gjenopprettet fra pillenes mikrofluidiske kanaler, ligner sterkt på bakteriedemografien i mikromiljøet som pillen ble utsatt for, "Konkluderte forskerne i studien.
"Vi tror at slike lab-on-a-pill-enheter vil revolusjonere vår forståelse av det romlige mangfoldet i tarmmikrobiomet og dets reaksjon på medisinske tilstander og behandlinger, ”La de til.

• Forskere undersøker hvordan sopp interagerer med bakterier for å utløse Crohns sykdom
• Ny vaksine som inneholder DNA og rekombinante proteiner kan beskytte mot HIV