Znanstveniki razvijajo 3D natisnjene tablete, ki vzorčijo bakterije, ki jih najdemo v črevesju

Črevesni mikrobiom je sestavljen iz bilijonov živih mikrobov, in več kot tisoč vrst bakterij. Znano je, da črevesje igra pomembno vlogo pri zdravju telesa. Skupina univerzitetnih inženirjev je morda razvila način za preučevanje in zbiranje vzorcev mikrobov, ki živijo v črevesju.

Skupina inženirjev na univerzi Tufts je razvila 3D tableto, ki lahko vzorči bakterije v črevesju, ko prehaja skozi prebavni trakt. Objavljeno v reviji Napredni inteligentni sistemi, 3D tableta je prvo neinvazivno sredstvo za pridobivanje vzorcev in zagotavljanje profila populacije mikrobiomov v celotnem prebavnem traktu.

Bakterije v črevesju osmotska 'črpalka' v tableti vleče v spiralne kanale. Zasluge za sliko:Nano Lab, Univerza Tufts

3D tableta lahko vzorči črevesne bakterije v celotnem gastrointestinalnem traktu

Trenutno, metode vzorčenja prebavil uporabljajo fekalne presnovke in analizo DNK. Vendar pa te metode ne zagotavljajo poglobljenih in izčrpnih podatkov o okolju z geografsko označbo, zlasti v zgornjem delu distalnega kolona. To je območje, kjer se večina vrst mikrobiomov bistveno razlikuje.

Po mnenju raziskovalcev, testirali so tableto in ugotovili, da zagotavlja natančno identifikacijo populacije, vključno z njihovo številčnostjo v različnih aplikacijah. Ekipa je preizkusila tablete na prašičih in primatih, vendar je treba opraviti klinična preskušanja, da bi ugotovili, ali je mogoče tabletko v prihodnosti uporabiti pri ljudeh za diagnozo in zdravljenje.

Črevesni mikrobiom

V črevesju živijo bilijoni mikrobiomov, vključno z bakterijami. To pomeni, da so črevesne bakterije še bolj bogate kot celice v celotnem telesu. Plus, v črevesju živi več kot tisoč vrst bakterij. Obstajajo z razlogom in imajo številne koristne učinke na telo.

Najprej, črevesne bakterije imajo zaščitno in podporno vlogo pri prebavi in ​​pomagajo zaščititi telo pred boleznimi. Vendar pa ko pride do ravnovesja mikrobioma v prebavilih, imenovana disbioza, pride, lahko povzroči številne simptome prebavnih motenj, kot je zaprtje, napihnjenost, prebavne motnje, in drisko.

Disbiozo lahko povežemo tudi z vnetjem, poslabšanje bolezni, kot je rak, in ranljivost za nekatere okužbe. Študije so pokazale, da presnovki mikrobiomov delujejo tako, da ščitijo telo pred boleznimi.

"Precej se učimo o vlogi črevesnega mikrobioma pri zdravju in bolezni. Vendar pa o njegovi biogeografiji vemo zelo malo. Tabletka bo izboljšala naše razumevanje vloge prostorske porazdelitve v profilu mikrobioma za napredovanje novih zdravljenj in terapij za številne bolezni in stanja, ”Sameer Sonkusale, soavtor študije in profesor elektrotehnike in računalništva na Inženirski šoli Univerze Tufts, je rekel.

Prefinjena 3D tabletka

Nova 3D tabletka je sodobna in najsodobnejša, razvit s 3D tiskalnikom z mikrofluidnimi kanali. Nova tableta lahko vzame vzorce iz različnih faz prebavnega trakta. Površina tabletke ima pH občutljivo prevleko, zato ne absorbira vzorcev, dokler ne vstopi v tanko črevo. V želodcu, kjer obstajajo kisline, premaz se topi, kar omogoča pridobivanje vzorcev v tankem črevesju.

Poleg tega, ima polprepustno membrano, ki tableto loči v dve komori-eno komoro s spiralnimi kanali, je odgovoren za pridobivanje bakterij, druga pa je komora, napolnjena s kalcijem, ki pomaga pri osmotskem toku skozi membrano. 3D tabletka vsebuje tudi majhen magnet, ki jo drži na določenih področjih črevesja za natančnejše vzorčenje, ki ga vodi zunanji magnet.

Raziskovalci so tableto našli v prebavnem traktu skozi fluorescenčno barvilo v solni komori.

"Zasnova te naprave omogoča neverjetno preprosto uporabo, predstavlja majhno tveganje za merjeno temo, pa še toliko informacij, "Prof. Giovanni Widmer, profesor nalezljivih bolezni in globalnega zdravja na šoli za veterinarsko medicino Tufts Cummings, je zapisano v izjavi.

"V primerjavi z drugimi neinvazivnimi diagnostičnimi napravami, to je kot EKG za zdravje črevesja, «Je dodal.

Raziskovalci menijo, da lahko nova tehnologija pomaga pri gastrointestinalni diagnozi z analizo bakterijskih populacij z uporabo tehnik sekvenciranja DNA. Nova neinvazivna metoda ne bo pomagala le pri diagnozi, ampak tudi pri zdravljenju različnih prebavnih motenj.

"Naši rezultati kažejo, da so bakterijske populacije, pridobljene iz mikrofluidnih kanalov tablet, zelo podobne demografski populaciji bakterijske populacije mikrookolja, ki jim je bila tableta izpostavljena, «So v študiji zaključili raziskovalci.
"Verjamemo, da bodo takšne laboratorijske naprave na tabletah revolucionirale naše razumevanje prostorske raznolikosti črevesnega mikrobioma in njegovega odziva na zdravstvena stanja in zdravljenje, «So dodali.

• Znanstveniki raziskujejo, kako gliva medsebojno deluje z bakterijami, da sproži Crohnovo bolezen
• Novo cepivo, ki vsebuje DNA in rekombinantne beljakovine, lahko zaščiti pred virusom HIV