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(gè)研究小組開發(fā)了一種3D打印藥丸，可以對(duì)腸道中的細(xì)菌進(jìn)行采樣 - 稱為微生物組 - 當(dāng)它通過胃腸道時(shí)(GI)。研究人員表示，能夠分析腸道中存在的細(xì)菌物種對(duì)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(jí)智能系統(tǒng)期刊中描述的3D打印藥丸代表了第一個(gè)能夠提供整個(gè)胃腸道微生物群體狀況的非侵入性診斷工具。目前對(duì)微生物組進(jìn)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(duì)豐度。它已在豬和靈長(zhǎng)類動(dòng)物中進(jìn)行了測(cè)試，但需要進(jìn)行臨床試驗(yàn)以確定該藥是否可以常規(guī)用于人體臨床護(hù)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(shí)，會(huì)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(duì)宿主具有抗病作用的有益或保護(hù)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(duì)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(jì)算機(jī)工程教授Sameer Sonkusale說道。研究�！斑@種藥丸將提高我們對(duì)微生物組特征中空間分布的作用的認(rèn)識(shí)，從而推動(dòng)針對(duì)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(jī)中制造的，可以對(duì)胃腸道的不同階段進(jìn)行采樣。藥丸表面覆蓋有pH敏感涂層，因此在進(jìn)入涂層溶解的小腸(繞過胃)之前，它不會(huì)吸收任何樣品。半透膜隔開藥丸中的兩個(gè)腔室 - 一個(gè)包含吸收細(xì)菌的螺旋通道，另一個(gè)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(jìn)行更多的空間目標(biāo)采樣。

“該設(shè)備的設(shè)計(jì)使其非常易于使用，對(duì)測(cè)量對(duì)象造成的風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)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(xiàng)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(cè)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(gè)胃腸道中對(duì)細(xì)菌進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)別和理解不同細(xì)菌物種在健康和疾病中的作用�！�