Cientistas desenvolvem pílula impressa em 3D que coleta amostras de bactérias encontradas no intestino

O microbioma intestinal é composto por trilhões de micróbios vivos, e mais de mil espécies de bactérias. Sabe-se que o intestino desempenha um papel importante na saúde do corpo. Uma equipe de engenheiros universitários pode ter desenvolvido uma maneira de estudar e coletar amostras de micróbios que vivem no intestino.

Uma equipe de engenheiros da Tufts University desenvolveu uma pílula 3D que pode coletar amostras de bactérias no intestino conforme elas passam pelo trato digestivo. Publicado no jornal Sistemas Inteligentes Avançados, a pílula 3D é o primeiro meio não invasivo de adquirir amostras e fornecer o perfil das populações do microbioma em todo o trato digestivo.

As bactérias no intestino são puxadas para os canais helicoidais por uma 'bomba' osmótica na pílula. Crédito da imagem:Nano Lab, Universidade Tufts

A pílula 3D pode coletar amostras de bactérias intestinais em todo o trato gastrointestinal

Atualmente, os métodos de amostragem do trato GI usam metabólitos fecais e análise de DNA. Contudo, esses métodos não fornecem dados detalhados e abrangentes do ambiente de GI, particularmente na parte superior do cólon distal. É uma área onde a maioria das espécies de microbiomas diferem significativamente.

De acordo com os pesquisadores, eles testaram a pílula e descobriram que ela fornece uma identificação precisa das populações, incluindo sua abundância em várias aplicações. A equipe experimentou a pílula em porcos e primatas, mas testes clínicos são necessários para ver se a pílula pode ser aplicada em humanos para diagnóstico e tratamento no futuro.

O microbioma intestinal

O intestino é o lar de trilhões de microbiomas, incluindo bactérias. Isso significa que as bactérias intestinais são ainda mais abundantes do que as células do corpo inteiro. Mais, existem mais de mil espécies de bactérias vivendo no intestino. Eles existem por uma razão e fornecem muitos efeitos benéficos para o corpo.

Primeiramente, As bactérias intestinais têm uma função protetora e de suporte na digestão e ajudam a proteger o corpo contra doenças. Contudo, uma vez que o equilíbrio do microbioma ocorre no trato gastrointestinal, chamada disbiose, ocorre, pode levar a muitos sintomas de distúrbios digestivos, como constipação, inchaço, indigestão, e diarreia.

A disbiose também pode estar ligada à inflamação, exacerbação de doenças como câncer, e vulnerabilidade a certas infecções. Estudos demonstraram que os metabólitos do microbioma atuam protegendo o corpo contra doenças.

“Estamos aprendendo muito sobre o papel do microbioma intestinal na saúde e nas doenças. Contudo, sabemos muito pouco sobre sua biogeografia. A pílula irá melhorar nossa compreensão do papel da distribuição espacial no perfil do microbioma para promover novos tratamentos e terapias para uma série de doenças e condições, ”Sameer Sonkusale, coautor do estudo e professor de engenharia elétrica e da computação na Escola de Engenharia da Universidade Tufts, disse.

Pílula 3D sofisticada

A nova pílula 3D é moderna e de última geração, desenvolvido através de uma impressora 3D com canais microfluídicos. A nova pílula pode obter amostras de várias fases do trato digestivo. A superfície da pílula tem uma cobertura sensível ao pH, por isso não vai absorver nenhuma amostra até que entre no intestino delgado. No estômago, onde existem ácidos, o revestimento derrete, tornando-o capaz de obter amostras no intestino delgado.

Além de que, tem uma membrana semipermeável que separa a pílula em duas câmaras - uma câmara que compreende canais helicoidais, é responsável pela aquisição de bactérias e a outra é uma câmara cheia de cálcio, que ajuda a fazer um fluxo osmótico através da membrana. A pílula 3D também contém um pequeno ímã que a mantém em áreas específicas do intestino para uma amostragem mais específica, guiada por um ímã externo.

Os pesquisadores localizaram a pílula no trato digestivo por meio de um corante fluorescente na câmara de sal.

"O design deste dispositivo torna-o incrivelmente fácil de usar, representando pouco risco para o assunto a ser medido, ainda fornecendo muitas informações, "Prof. Giovanni Widmer, professor de doenças infecciosas e saúde global na Escola de Medicina Veterinária Tufts Cummings, disse em um comunicado.

"Comparado a outros dispositivos de diagnóstico não invasivos, isso é como fazer um EKG para a saúde intestinal, " ele adicionou.

Os pesquisadores acreditam que a nova tecnologia pode ajudar no diagnóstico gastrointestinal, analisando as populações de bactérias usando técnicas de sequenciamento de DNA. O novo método não invasivo ajudará não só no diagnóstico, mas também no tratamento de vários distúrbios digestivos.

"Nossos resultados mostram que as populações bacterianas recuperadas dos canais microfluídicos das pílulas se assemelham muito aos dados demográficos da população bacteriana do microambiente ao qual a pílula foi exposta, ”Concluíram os pesquisadores no estudo.
“Acreditamos que esses dispositivos de laboratório com pílula irão revolucionar nossa compreensão da diversidade espacial do microbioma intestinal e sua resposta às condições médicas e tratamentos, ”, Acrescentaram.

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