3D打印药丸样本的肠道微生物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)由塔夫茨大学工程师领导的研究小组开发了一种3D打印药丸，可以在肠道细菌通过胃肠道(GI)时对其进行采样，称为微生物组。研究人员表示，能够分析肠道内存在的细菌种类，对于诊断和治疗受微生物组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非侵入性诊断工具，可以提供整个胃肠道微生物种群的状态。目前，微生物组的取样方法包括分析粪便DNA和代谢物，但这种方法提供的关于远端结肠上游环境的信息很少，其中细菌种类可能发生显著变化。

根据该论文，这种药丸已经过研究，可以在体外和体内应用中准确地识别细菌种群及其相对丰度。它已经在猪和灵长类动物中进行了测试，但还需要临床试验来确定该药物是否可以常规用于人类临床护理。

超过1000种细菌可以寄居在肠道中。这些细菌大多在消化和疾病预防中起到有益的辅助作用。当微生物群的自然平衡发生偏离时，就会出现一种被称为“生态失衡”的疾病，这种疾病可能与炎症、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微生物群的特定代谢产物，这些代谢产物对宿主抵抗疾病具有有益或保护作用。

“我们正在了解肠道微生物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子和计算机工程教授Sameer Sonkusale说。研究。“这种药丸将提高我们对空间分布在微生物群特征中的作用的理解，从而促进各种疾病和障碍的新治疗和治疗。”

它比避孕海绵更复杂。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。药丸表面覆盖着一层pH敏感涂层，因此在进入小肠(绕过胃)之前，它不会吸收任何样本，涂层在小肠中溶解。将半透性药丸中的两个腔室分开——一个包含用于吸收细菌的螺旋通道，另一个包含填充有钙盐的腔室。盐室有助于在膜上产生渗透流，从而将细菌吸入螺旋通道。药丸中的小磁铁允许人们将其固定在肠道中的一些地方，以便他们可以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：“该设备的设计使其非常容易使用，对被测对象构成的风险很小，但提供了大量信息。”-该研究的作者，负责在动物研究中探索药丸的有效性。“与其他无创诊断设备相比，这就像有一个健康肠道的心电图。”

研究人员认为，这项技术填补了胃肠道诊断的一项重要空白。研究这部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，可以使用DNA测序技术分析细菌种群，但直到现在还没有办法以非侵入性的方式对整个胃肠道中的细菌进行采样。”塔夫茨Sonkusale实验室3D打印的应用和这项研究的主要作者。“通过非侵入性采样，这种药丸可以帮助我们更好地识别和理解不同细菌物种在健康和疾病中的作用。”

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