光電膠囊有望提前預(yù)警腸炎
222科技日報訊 （記者陳曦 通訊員趙暉）記者8月13日從天津大學(xué)獲悉，該校王漢杰、劉奪團(tuán)隊與西北農(nóng)林科技大學(xué)杜濤峰團(tuán)隊合作，成功構(gòu)建“可吞服光電子膠囊—工程菌雙向交流系統(tǒng)”，為腸道健康監(jiān)測與疾病治療開辟了新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《自然·微生物學(xué)》上。
據(jù)介紹，腸道內(nèi)棲息著數(shù)以億計的微生物，其組成和活動與人體健康密切相關(guān)。但由于腸道環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)檢測和調(diào)控手段難以精準(zhǔn)捕捉菌群的實時狀態(tài)。此次研究團(tuán)隊研發(fā)的可吞服光電子膠囊，如同“智能潛水艇”深入腸道，可通過光學(xué)信號實現(xiàn)與工程菌的雙向交流。
處于炎癥狀態(tài)的腸道細(xì)胞會產(chǎn)生異常高濃度的一氧化氮，并在腸道中很快轉(zhuǎn)化為硝酸根，因此硝酸根可以作為一種腸炎標(biāo)志物。研究團(tuán)隊改造工程菌使其一旦“感受”到硝酸根便會發(fā)光，膠囊的光電傳感器將工程菌發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號無線傳輸至手機(jī)客戶端，顯示菌群的實時狀態(tài)。此外，膠囊還可通過LED發(fā)出綠光指令，調(diào)控工程菌表達(dá)抗炎蛋白等治療物質(zhì)，實現(xiàn)對炎癥的精準(zhǔn)干預(yù)。
在豬腸炎模型實驗中，該系統(tǒng)能比傳統(tǒng)檢測方法提前1—2天捕捉到腸炎信號，且通過遠(yuǎn)程調(diào)控工程菌可有效緩解炎癥。這項技術(shù)構(gòu)建了新型“菌—機(jī)接口”，為實現(xiàn)“人—機(jī)—菌交互”、推動智能化疾病診療奠定了基礎(chǔ)。
該成果為腸道微生物研究提供了全新工具，未來結(jié)合人工智能和云技術(shù)，有望實現(xiàn)對腸道健康的動態(tài)監(jiān)測與精準(zhǔn)調(diào)控，為腸炎等疾病的治療開辟新途徑。
