3D打印藥丸樣品腸道微生物組有助于診斷和治療

來源：生物幫

馬薩諸塞州MEDFORD / SOMERVILLE消息(2019年7月24日)由塔夫斯大學(xué)工程師領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組開發(fā)了一種3D打印藥丸，可以對腸道中的細(xì)菌進行采樣 - 稱為微生物組 - 當(dāng)它通過胃腸道時(GI)。研究人員表示，能夠分析腸道中存在的細(xì)菌物種對于診斷和治療受微生物組影響的病癥具有重要意義。

據(jù)研究人員稱，高級智能系統(tǒng)期刊中描述的3D打印藥丸代表了第一個能夠提供整個胃腸道微生物群體狀況的非侵入性診斷工具。目前對微生物組進行取樣的方法包括分析糞便DNA和代謝物，但該方法幾乎沒有提供遠(yuǎn)端結(jié)腸上游環(huán)境的信息，其中細(xì)菌種類可以顯著變化。

該論文稱，這種藥丸已經(jīng)過研究，可以準(zhǔn)確鑒定細(xì)菌群體及其在體外和體內(nèi)應(yīng)用中的相對豐度。它已在豬和靈長類動物中進行了測試，但需要進行臨床試驗以確定該藥是否可以常規(guī)用于人體臨床護理。

超過1000種細(xì)菌可以棲息在腸道內(nèi)。絕大多數(shù)這些細(xì)菌在消化和預(yù)防疾病方面具有有益的支持作用。當(dāng)微生物組的自然平衡發(fā)生偏斜時，會出現(xiàn)稱為“生態(tài)失調(diào)”的病癥，其可能與炎癥，感染易感性甚至癌癥等其他疾病的惡化有關(guān)。研究越來越多地揭示了特定的微生物組代謝物，這些代謝物對宿主具有抗病作用的有益或保護作用。

“我們正在學(xué)習(xí)腸道微生物組在健康和疾病方面的作用。但是，我們對它的生物地理知之甚少，”塔夫斯大學(xué)工程學(xué)院電氣和計算機工程教授Sameer Sonkusale說道。研究�！斑@種藥丸將提高我們對微生物組特征中空間分布的作用的認(rèn)識，從而推動針對多種疾病和病癥的新型治療和治療。”

避孕藥比海綿更復(fù)雜。它是在具有微流體通道的3D打印機中制造的，可以對胃腸道的不同階段進行采樣。藥丸表面覆蓋有pH敏感涂層，因此在進入涂層溶解的小腸(繞過胃)之前，它不會吸收任何樣品。半透膜隔開藥丸中的兩個腔室 - 一個包含吸收細(xì)菌的螺旋通道，另一個包含填充鈣鹽的腔室。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可以將其固定在腸道中的某些位置，以便使用身體外部的磁鐵進行更多的空間目標(biāo)采樣。

“該設(shè)備的設(shè)計使其非常易于使用，對測量對象造成的風(fēng)險很小，但提供了大量信息，”Tufts Cummings獸醫(yī)學(xué)院傳染病和全球健康教授Giovanni Widmer說。 - 負(fù)責(zé)探索動物研究中藥丸有效性的研究的作者�！芭c其他非侵入性診斷設(shè)備相比，這就像擁有腸道健康的心電圖�！�

研究人員認(rèn)為這項技術(shù)彌合了胃腸道診斷方面的重要空白�！拔覀儞碛惺褂肈NA測序技術(shù)分析細(xì)菌種群的令人難以置信的技術(shù)，但直到現(xiàn)在還沒有辦法以非侵入性的方式在整個胃腸道中對細(xì)菌進行采樣，”研究小說的博士后研究員Hojatollah Rezaei Nejad說。 3D打印在Tufts的Sonkusale實驗室的應(yīng)用和該研究的主要作者。“通過非侵入性取樣，這種藥丸可以幫助我們更好地識別和理解不同細(xì)菌物種在健康和疾病中的作用�！�