3D打印药丸样本肠道菌群有助于诊断和治疗

马萨诸塞州梅德福/萨默维尔(2019年7月24日)一个由塔夫茨大学工程师领导的研究团队开发了一种3D打印药丸，当细菌通过胃肠道(GI)时，它可以对肠道中的细菌(称为微生物组)进行采样。研究人员表示，能够分析肠道中的细菌种类对于诊断和治疗受微生物影响的疾病具有重要意义。

根据研究人员的说法，在《高级智能系统》杂志上描述的3D打印药丸代表了第一个能够提供整个胃肠微生物群的非侵入性诊断工具。目前，微生物组采样的方法包括分析粪便DNA和代谢物，但这种方法几乎不能提供远端结肠上游环境的信息，在该环境中细菌种类会发生显著变化。

根据该论文，这种药丸已经过研究，能够准确识别细菌种群及其在体外和体内应用的相对丰度。它已经在猪和灵长类动物中进行了测试，但需要临床试验来确定这种药物是否可以常规用于人类临床护理。

超过1000种细菌可以在肠道中生存。这些细菌中的大多数在消化和疾病预防中具有有益的支持功能。当微生物群的自然平衡发生偏斜时，就会出现一种叫做“生态失衡”的疾病，这可能与炎症、感染易感性甚至癌症等其他疾病的恶化有关。越来越多的研究揭示了特定的微生物代谢产物，它们对宿主的疾病具有有益或保护作用。

“我们正在研究肠道菌群在健康和疾病中的作用。然而，我们对它的生物地理学知之甚少，”塔夫茨大学工程学院电气和计算机工程教授萨梅尔松库萨尔说。研究。“这种药丸将提高我们对空间分布在微生物特征中的作用的认识，从而促进对各种疾病和障碍的新治疗和治疗。”

比避孕海绵还复杂。它是在带有微流体通道的3D打印机中制造的，可以对胃肠道的不同阶段进行采样。药丸上涂有一层对酸碱度敏感的涂层，所以它不会吸收任何样本，直到它进入小肠，在那里涂层溶解(绕过胃)。半透膜将药丸中的两个腔室分开——一个腔室包含用于吸收细菌的螺旋通道，另一个腔室包含充满钙盐的腔室。盐室有助于在膜上产生渗透流，从而将细菌吸入螺旋通道。药丸中的小磁铁使人们能够将其固定在肠道中的特定位置，这样就可以通过使用体外的磁铁来采样更多的空间目标。

塔夫茨卡明斯兽医学院传染病和全球健康教授乔瓦尼威德默说：“这种设备的设计使其非常易于使用，对被测对象的风险很小，但它提供了大量信息。-该研究的作者，负责探索药丸在动物研究中的有效性。“与其他非侵入性诊断设备相比，这就像拥有一个健康肠道的心电图。”

研究人员认为，这项技术已经填补了胃肠诊断的重要空白。研究该小说的博士后研究员Hojatollah Rezaei Nejad说：“我们拥有令人难以置信的技术，可以通过使用DNA测序技术来分析细菌种群，但迄今为止，还没有办法以非侵入的方式对整个胃肠道中的细菌进行采样。3D打印在塔夫茨松库萨尔实验室的应用及本研究的主要作者。“通过无创采样，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。”

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