3-D gedruckt Pille Proben Darm microbiome zu Hilfe Diagnose und Behandlung
Ein Forschungsteam von der Tufts University Ingenieure entwickelt hat, eine 3-D gedruckte Pille, die Proben gefundenen Bakterien, die im Darm—bekannt als das microbiome—wie es geht durch den Magen-Darm-Trakt (GI). Die Fähigkeit zur Profil-Bakterien-Spezies bewohnen den Darm haben möglicherweise wichtige Auswirkungen für die Diagnose und Behandlung von Bedingungen, die betroffen sind durch das mikrobiom, so die Forscher.
Die 3-D gedruckt Pille beschrieben in der Zeitschrift Advanced Intelligent Systems ist der erste nicht-invasive Diagnose-tool fähig sind, ein Profil der mikrobiom-Populationen im gesamten GI-Trakt, so die Forscher. Aktuelle Methoden der Probenahme die mikrobiom beinhalten die Analyse von fäkalen DNA und Metaboliten, aber dieser Ansatz bietet wenig Informationen über die Umgebung vor dem distalen Dickdarm, wo Bakterien-Spezies erheblich variieren kann.
Die Pille wurde untersucht, und gefunden, um genaue Identifizierung bakterieller Populationen und Ihre relative Häufigkeit in beiden in-vitro-und in-vivo-Anwendungen, das Papier sagt. Es wurde getestet an Schweinen und Primaten, noch klinische Studien erforderlich, um zu bestimmen, ob die Pille routinemäßig eingesetzt werden kann bei Menschen, die für die klinische Versorgung.
Mehr als 1.000 Arten von Bakterien bevölkern den Darm. Die überwiegende Mehrheit dieser Bakterien haben eine positive, unterstützende Rolle bei der Verdauung und der Schutz gegen Krankheit. Wenn das Natürliche Gleichgewicht der mikrobiom ist geneigt, eine Bedingung genannt „Dysbiose“ Auftritt, die im Zusammenhang mit Entzündungen, Anfälligkeit für Infektionen, und auch die Verschlimmerung von anderen Krankheiten, wie Krebs. Forschung wird zunehmend Enthüllung spezifischen mikrobiom-Metaboliten, die positive oder schützende Effekte für die Gastgeber gegen Krankheit.
„Wir lernen sehr viel über die Rolle des Darm microbiome in Gesundheit und Krankheit. Wir wissen allerdings sehr wenig über seine Biogeographie“, sagte Sameer Sonkusale, professor of electrical and computer engineering an der Tufts University School of Engineering und entsprechenden Autor der Studie. „Die Pille wird zu einem besseren Verständnis der Rolle der räumlichen Verteilung in der mikrobiom-Profil Voraus, neuartige Behandlungen und Therapien für eine Reihe von Krankheiten und Bedingungen.“
Die Pille ist anspruchsvoller als nur ein Schwamm. Hergestellt wird es in einer 3-D-Drucker mit mikrofluidischen Kanälen, probieren Sie verschiedene Stadien der Magen-Darm-Trakt. Die Oberfläche der Pille ist bedeckt mit einer pH-empfindlichen Beschichtung, so dass es nicht absorbieren alle Proben, bis es in den Dünndarm unter Umgehung des Magen), wo die Beschichtung sich auflöst. Eine semi-permeable Membran trennt zwei Kammern, die in der Pille—mit schraubenförmigen Kanälen, die bis zu den Bakterien und die andere mit einem calcium-Salz gefüllten Kammer. Die Salzgrotte hilft bei der Erstellung eines osmotischen Fluss durch die Membran zieht die Bakterien in die spiralförmigen Kanäle. Ein kleiner magnet in die Pille ermöglicht es einem, ihn zu halten, sich an bestimmten Orten in den Darm für weitere räumlich gezielte Probenahme mit einem Magneten außerhalb des Körpers. Ein fluoreszierender Farbstoff in die Salz-Kammer hilft beim Auffinden der Pille nach Austritt aus dem GI-Trakt.
„Das design dieses Gerät macht es unglaublich einfach zu bedienen, die sich wenig Gefahr für das Subjekt, das gemessen wird, noch die Bereitstellung von so viel Informationen,“ sagte Giovanni Widmer, professor für Infektionskrankheiten und global health in der Tufts Cummings School of Veterinary Medicine und co-Autor der Studie, verantwortlich für die Erkundung der Pillen-Wirksamkeit in tierexperimentellen Studien. „Im Vergleich zu anderen nicht-invasive diagnostische Geräte, das ist wie ein EKG für die Darmgesundheit.“
