Vedci vyvinuli 3D tlačenú pilulku, ktorá vzorkuje baktérie nachádzajúce sa v čreve

Črevný mikrobióm sa skladá z biliónov živých mikróbov, a viac ako tisíc druhov baktérií. Je známe, že črevo hrá hlavnú úlohu v zdraví tela. Tím univerzitných inžinierov mohol vyvinúť spôsob, ako študovať a zbierať vzorky mikróbov žijúcich v čreve.

Tím inžinierov z Tufts University vyvinul 3D pilulku, ktorá dokáže pri prechode tráviacim traktom odobrať vzorky baktérií v čreve. Publikované v časopise Pokročilé inteligentné systémy, 3D pilulka je prvým neinvazívnym prostriedkom na získanie vzoriek a zabezpečenie profilu populácií mikrobiómov v celom zažívacom trakte.

Baktérie v čreve sú vtiahnuté do špirálových kanálikov osmotickou „pumpou“ v pilulke. Obrazový kredit:Nano Lab, Tuftsova univerzita

3D pilulka môže vzorkovať črevné baktérie v celom GI trakte

V súčasnosti metódy vzorkovania GI traktu používajú fekálne metabolity a analýzu DNA. Avšak, tieto metódy neposkytujú hĺbkové a komplexné údaje o prostredí GI, najmä v hornej časti distálneho hrubého čreva. Je to oblasť, kde sa väčšina druhov mikrobiómov výrazne líši.

Podľa vedcov testovali pilulku a zistili, že poskytuje presnú identifikáciu populácií, vrátane ich množstva v rôznych aplikáciách. Tím vyskúšal pilulku na ošípaných aj primátoch. je však potrebné vykonať klinické skúšky, aby sa zistilo, či možno pilulku v budúcnosti aplikovať na ľudí na diagnostiku aj liečbu.

Črevný mikrobióm

Črevo je domovom biliónov mikrobiómov, vrátane baktérií. To znamená, že črevné baktérie sú ešte hojnejšie ako bunky v celom tele. Plus, v čreve žije viac ako tisíc druhov baktérií. Majú to svoj dôvod a poskytujú veľa priaznivých účinkov na telo.

Po prvé, Črevné baktérie majú ochrannú a podpornú úlohu pri trávení a pomáhajú chrániť telo pred chorobami. Avšak, akonáhle dôjde k rovnováhe mikrobiómu v gastrointestinálnom trakte, nazývaná dysbióza, vyskytuje, môže to viesť k mnohým symptómom poruchy trávenia, zápcha, nadúvanie, zažívacie ťažkosti, a hnačka.

Dysbióza môže byť tiež spojená so zápalom, exacerbácia chorôb, ako je rakovina, a náchylnosť na určité infekcie. Štúdie ukázali, že metabolity mikrobiómu fungujú tak, že chránia telo pred chorobami.

"Dozvedáme sa veľa o úlohe črevného mikrobiómu v zdraví a chorobe." Avšak, o jeho biogeografii vieme veľmi málo. Pilulka zlepší naše chápanie úlohy priestorovej distribúcie v mikrobiómovom profile pri pokroku v nových liečebných postupoch a terapiách pre množstvo chorôb a stavov, "Sameer Sonkusale, študovať spoluautora a profesora elektrotechniky a počítačového inžinierstva na Technickej škole Tufts University, povedal.

Sofistikovaná 3D pilulka

Nová 3D pilulka je moderná a najmodernejšia, vyvinuté prostredníctvom 3D tlačiarne s mikrofluidickými kanálmi. Nová pilulka môže získať vzorky z rôznych fáz tráviaceho traktu. Povrch pilulky je pokrytý citlivosťou na pH, takže neabsorbuje žiadne vzorky, kým sa nedostane do tenkého čreva. V žalúdku, tam, kde existujú kyseliny, povlak sa topí, čo mu umožňuje získať vzorky v tenkom čreve.

Okrem toho, má polopriepustnú membránu, ktorá rozdeľuje pilulku na dve komory-jednu komoru obsahujúcu skrutkovité kanály, je zodpovedný za získavanie baktérií a tou druhou je komora naplnená vápnikom, ktorý pomáha vytvárať osmotický tok cez membránu. 3D pilulka obsahuje aj malý magnet, ktorý ho drží v konkrétnych oblastiach čreva pre konkrétnejšie odbery vzoriek vedené externým magnetom.

Vedci lokalizovali pilulku v tráviacom trakte pomocou fluorescenčného farbiva v soľnej komore.

„Konštrukcia tohto zariadenia uľahčuje používanie, predstavuje malé riziko pre meraný subjekt, napriek tomu poskytuje toľko informácií, "Prof. Giovanni Widmer, profesor infekčných chorôb a globálneho zdravia na Tufts Cummings School of Veterinary Medicine, uviedol vo vyhlásení.

„V porovnaní s inými neinvazívnymi diagnostickými zariadeniami je to ako urobiť EKG pre zdravie čriev, " pridal.

Vedci sa domnievajú, že nová technológia môže pomôcť pri gastrointestinálnej diagnostike analýzou bakteriálnych populácií pomocou techník sekvenovania DNA. Nová neinvazívna metóda pomôže nielen pri diagnostike, ale aj pri liečbe rôznych tráviacich porúch.

"Naše výsledky ukazujú, že bakteriálne populácie získané z mikrofluidických kanálikov piluliek sa veľmi podobajú demografii bakteriálnej populácie o mikroprostredí, ktorému bola pilulka vystavená," ”Uviedli vedci v štúdii.
„Veríme, že takéto zariadenia typu lab-on-a-pill prinesú revolúciu v našom chápaní priestorovej diverzity črevného mikrobiómu a jeho reakcie na zdravotný stav a liečbu, ”Dodali.

• Vedci skúmajú, ako huba interaguje s baktériami a vyvoláva Crohnovu chorobu
• Nová vakcína obsahujúca DNA a rekombinantné proteíny môže chrániť pred HIV