馬薩諸塞州梅德福/薩默維爾(2019年7月24日)一個由塔夫茨大學工程師領(lǐng)導的研究團隊開發(fā)了一種3D打印藥丸，當細菌通過胃腸道(GI)時，它可以對腸道中的細菌(稱為微生物組)進行采樣。研究人員表示，能夠分析腸道中的細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能夠提供整個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端結(jié)腸上游環(huán)境的信息，在該環(huán)境中細菌種類會發(fā)生顯著變化。
根據(jù)該論文，這種藥丸已經(jīng)過研究，能夠準確識別細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行了測試，但需要臨床試驗來確定這種藥物是否可以常規(guī)用于人類臨床護理。
超過1000種細菌可以在腸道中生存。這些細菌中的大多數(shù)在消化和疾病預防中具有有益的支持功能。當微生物群的自然平衡發(fā)生偏斜時，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知之甚少，”塔夫茨大學工程學院電氣和計算機工程教授薩梅爾松庫薩爾說。研究。“這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識，從而促進對各種疾病和障礙的新治療和治療?！?
比避孕海綿還復雜。它是在帶有微流體通道的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，直到它進入小腸，在那里涂層溶解(繞過胃)。半透膜將藥丸中的兩個腔室分開——一個腔室包含用于吸收細菌的螺旋通道，另一個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。
塔夫茨卡明斯獸醫(yī)學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)計使其非常易于使用，對被測對象的風險很小，但它提供了大量信息。-該研究的作者，負責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，這就像擁有一個健康腸道的心電圖?！?
研究人員認為，這項技術(shù)已經(jīng)填補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)來分析細菌種群，但迄今為止，還沒有辦法以非侵入的方式對整個胃腸道中的細菌進行采樣。3D打印在塔夫茨松庫薩爾實驗室的應(yīng)用及本研究的主要作者。“通過無創(chuàng)采樣，這種藥丸可以幫助我們更好地識別和理解不同細菌種類在健康和疾病中的作用?！?
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