丹麥研究人員報告稱(chēng)，他們研制出了一種可食用的膠囊，可以在通過(guò)老鼠的胃腸道時(shí)捕獲細菌和其他生物樣本。

考慮到收集腸道微生物的困難程度，這項創(chuàng )新可能對理解腸道微生物組具有重大意義。

傳統上，研究人員采集糞便樣本，或者通過(guò)結腸鏡或內窺鏡等程序來(lái)收集腸道微生物。然而，這些方法并不能捕獲上消化道的所有微生物，再加上結腸鏡檢查的想法對大多數患者沒(méi)有吸引力。

可攝取的自聚合體系

為了避免這些阻止程序，丹麥國家研究基金會(huì )和Villum基金會(huì )的智能藥物給藥和傳感中心的研究人員在丹麥技術(shù)大學(xué)使用微容器和納米力學(xué)(IDUN)開(kāi)發(fā)了一種被設計為吞咽后消除的設備。

研究人員設計了一種自聚合反應系統，將其植入微小的中空圓筒中，以誘捕腸道微生物群和生物標志物。反應體系由聚乙二醇雙丙烯酸酯單體、氯化鐵和抗壞血酸組成。然后，這些圓柱形的微型設備被包裝在微型明膠膠囊中，膠囊上覆蓋著(zhù)一層保護層，以防止設備在胃的酸性環(huán)境中被消化。

一種口服可攝取的微裝置裝有自聚合反應混合物以誘捕腸道微生物群和生物標記物。這種聚合反應混合物在水環(huán)境中被激活，例如腸腔中的液體，并在胃腸道中引起位點(diǎn)特異性的微取樣。取樣的微生物群和蛋白質(zhì)生物標記物可以通過(guò)高通量的多組學(xué)分析進(jìn)行分離和分析，這是一種科學(xué)家用來(lái)分析復雜的生物大數據的方法，以發(fā)現生物實(shí)體之間的新關(guān)聯(lián)，精確定位相關(guān)的生物標記物，并建立疾病和生理的復雜標記物。

快照

這些腸溶膠囊被喂給了老鼠。根據設計，這些微型設備在胃中保持保護，但在小腸更中性的pH值中分解，釋放出這些微型設備。

暴露在腸道液體中會(huì )導致鋼瓶中的化學(xué)物質(zhì)聚合，形成一種水凝膠，將微生物和蛋白質(zhì)生物標記物困在周?chē)h(huán)境中，基本上及時(shí)凍結了這些微生物。

“膠囊解體后，微裝置在管腔液體(在小腸區域)中被釋放，氯化鐵與抗壞血酸反應，通過(guò)自由基機制引發(fā)聚(乙二醇)雙丙烯酸酯聚合。在檢索微設備時(shí)，發(fā)現腸道微生物群被困在聚合的水凝膠基質(zhì)中，通過(guò)16s rRNA擴增子測序分析基因組內容?！?/span>

然后通過(guò)手術(shù)將這些裝置移除。然而，研究人員指出，在未來(lái)，這一步驟將被自然淘汰所取代。高通量測序研究表明，該設備捕獲的細菌群與腸道的細菌群非常相似。

研究人員還發(fā)現，腸道粘液可以啟動(dòng)這些小圓柱體，將胰島素等生物制劑輸送到培養皿中的細胞中。此外，報告還指出，這種膠囊不會(huì )引起炎癥或毒性。

結論

研究人員說(shuō)，結果表明，從微設備中恢復的細菌組成與微設備所處的腸道微環(huán)境中的細菌組成非常相似。此外，組織學(xué)評估沒(méi)有顯示局部組織炎癥或毒性的跡象。這項研究為腸道中不受限制的、非侵入性微采樣技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎，并增進(jìn)了我們對宿主-腸道微生物組相互作用的理解，從而更好地理解它們的共生行為和近期的相關(guān)胃腸道疾病進(jìn)展?！?/span>

研究小組補充說(shuō)，這種腸道微生物取樣的自聚合系統可以幫助科學(xué)家更好地了解宿主和微生物之間的相互作用，并在未來(lái)引導個(gè)性化的腸道治療。