馬薩諸塞州梅德福/薩默維爾(2019年7月24日)一個(gè)由塔夫茨大學(xué)工程師領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種3D打印藥丸，當(dāng)細(xì)菌通過胃腸道(GI)時(shí)，它可以對腸道中的細(xì)菌(稱為微生物組)進(jìn)行采樣。研究人員表示，能夠分析腸道中的細(xì)菌種類對于診斷和治療受微生物影響的疾病具有重要意義。
根據(jù)研究人員的說法，在《高級智能系統(tǒng)》雜志上描述的3D打印藥丸代表了第一個(gè)能夠提供整個(gè)胃腸微生物群的非侵入性診斷工具。目前，微生物組采樣的方法包括分析糞便DNA和代謝物，但這種方法幾乎不能提供遠(yuǎn)端結(jié)腸上游環(huán)境的信息，在該環(huán)境中細(xì)菌種類會發(fā)生顯著變化。
根據(jù)該論文，這種藥丸已經(jīng)過研究，能夠準(zhǔn)確識別細(xì)菌種群及其在體外和體內(nèi)應(yīng)用的相對豐度。它已經(jīng)在豬和靈長類動物中進(jìn)行了測試，但需要臨床試驗(yàn)來確定這種藥物是否可以常規(guī)用于人類臨床護(hù)理。
超過1000種細(xì)菌可以在腸道中生存。這些細(xì)菌中的大多數(shù)在消化和疾病預(yù)防中具有有益的支持功能。當(dāng)微生物群的自然平衡發(fā)生偏斜時(shí)，就會出現(xiàn)一種叫做“生態(tài)失衡”的疾病，這可能與炎癥、感染易感性甚至癌癥等其他疾病的惡化有關(guān)。越來越多的研究揭示了特定的微生物代謝產(chǎn)物，它們對宿主的疾病具有有益或保護(hù)作用。
“我們正在研究腸道菌群在健康和疾病中的作用。然而，我們對它的生物地理學(xué)知之甚少，”塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程教授薩梅爾松庫薩爾說。研究?！斑@種藥丸將提高我們對空間分布在微生物特征中的作用的認(rèn)識，從而促進(jìn)對各種疾病和障礙的新治療和治療。”
比避孕海綿還復(fù)雜。它是在帶有微流體通道的3D打印機(jī)中制造的，可以對胃腸道的不同階段進(jìn)行采樣。藥丸上涂有一層對酸堿度敏感的涂層，所以它不會吸收任何樣本，直到它進(jìn)入小腸，在那里涂層溶解(繞過胃)。半透膜將藥丸中的兩個(gè)腔室分開——一個(gè)腔室包含用于吸收細(xì)菌的螺旋通道，另一個(gè)腔室包含充滿鈣鹽的腔室。鹽室有助于在膜上產(chǎn)生滲透流，從而將細(xì)菌吸入螺旋通道。藥丸中的小磁鐵使人們能夠?qū)⑵涔潭ㄔ谀c道中的特定位置，這樣就可以通過使用體外的磁鐵來采樣更多的空間目標(biāo)。
塔夫茨卡明斯獸醫(yī)學(xué)院傳染病和全球健康教授喬瓦尼威德默說：“這種設(shè)備的設(shè)計(jì)使其非常易于使用，對被測對象的風(fēng)險(xiǎn)很小，但它提供了大量信息。-該研究的作者，負(fù)責(zé)探索藥丸在動物研究中的有效性?！芭c其他非侵入性診斷設(shè)備相比，這就像擁有一個(gè)健康腸道的心電圖?！?
研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)填補(bǔ)了胃腸診斷的重要空白。研究該小說的博士后研究員Hojatollah Rezaei Nejad說：“我們擁有令人難以置信的技術(shù)，可以通過使用DNA測序技術(shù)來分析細(xì)菌種群，但迄今為止，還沒有辦法以非侵入的方式對整個(gè)胃腸道中的細(xì)菌進(jìn)行采樣。3D打印在塔夫茨松庫薩爾實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用及本研究的主要作者?！巴ㄟ^無創(chuàng)采樣，這種藥丸可以幫助我們更好地識別和理解不同細(xì)菌種類在健康和疾病中的作用?！?
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