塔夫茨大学研制打印药丸可采集肠道微生容易

塔夫茨大学研制3D打印药丸可采集肠道微生物群来辅助诊断和治疗

塔夫茨大学工程师领导的一个研究小组开发出了一种3D打印药丸，可以对肠道中的细菌进行采样，这种细菌被称为微生物群，当它通过胃肠道（GI）。据研究人员称，对肠道内的细菌进行分类的能力可能对微生物群影响的疾病的诊断和治疗具有重要意义。

据研究人员称，在《先进智能系统》杂志上描述的3D打印药丸是第一个能够提供整个胃肠道微生物群概况的非侵入性诊断工具。目前的微生物组取样方法涉及粪便DNA和代谢物的分析，但这种方法几乎不提供远端结肠上游环境的信息，在那里细菌种类可以发生显著变化。

该论文称，该药丸已被研究并被发现可在体外和体内应用中准确鉴定细菌种群及其相对丰度。该药已经在猪和灵长类动物身上进行了试验，但仍需进行临床试验，以确定该药是否能在人类身上常规用于临床治疗。

超过1000种细菌可以栖息在肠道中。这些细菌中的绝大多数在消化和预防疾病方面具有有益的、支持性的作用。当微生物群的自然平衡被扭曲时，就会出现一种称为“发育不良”的情况，这种情况可能与炎症、感染易感性，甚至与癌症等其他疾病的恶化有关。研究越来越多地揭示了特定的微生物代谢产物，对宿主抵抗疾病有有益或保护作用。

“我们对肠道微生物群在健康和疾病中的作用了解很多。但是，我们对它的生物地理学知之甚少，”塔夫茨大学工程学院的电子和计算机工程教授、该研究的相应作者Sameer Sonkusale说。该药丸将提高我们对微生物群分布中空间分布的作用的理解，从而促进对多种疾病和条件的新治疗和治疗。”

这种药丸比海绵更复杂。它是在一个三维打印机中制造的，带有微流体通道，可以对胃肠道的不同阶段进行采样。药丸的表面覆盖着一层对酸碱值敏感的涂层，这样它就不会吸收任何样本，直到它进入小肠（绕过胃部），然后涂层就溶解了。半透膜将药丸中的两个腔分隔开，一个腔含有吸收细菌的螺旋通道，另一个腔含有充满钙盐的腔。盐室有助于在膜上形成渗透流，将细菌拉入螺旋通道。药丸中的一个小磁铁可以让人将它固定在肠道的某个位置，用体外的磁铁进行更具空间目标的采样。盐箱中的荧光染料有助于在药丸离开胃肠道后找到它的位置。

如果学生没有签署同意书授权学校披露这个信息 Tufts-Cummings兽医学院传染病和全球健康教授、该研究报告的合著者Giovanni Widmer说：“这种装置的设计使得它非常容易使用，对被测对象的风险很小，但提供了太多的信息。”有助于探索药物在动物研究中的有效性。”与其他非侵入性诊断设备相比，这就像是用心电图检查肠道健康。”

研究人员把这项技术看作是弥合胃肠道诊断中一个重要的鸿沟。”我们有令人难以置信的技术来使用DNA测序技术来分析细菌种群，但直到现在还没有一种方法能够以一种不具侵入性的方式对整个胃肠道的细菌进行取样，”塔夫茨大学Sonkusale实验室研究3-D打印新应用的博士后研究员Hojatollah Rezaei Nejad是这项研究的主要作者，他说：”通过非侵入性取样，这种药丸可以帮助我们更好地识别和理解不同细菌种类在健康和疾病中的作用。”