Un equipo de investigación dirigido por ingenieros de la Universidad de Tufts ha desarrollado una píldora impresa en 3D que toma muestras de las bacterias que se encuentran en el intestino, conocido como microbioma, a medida que pasa a través del tracto gastrointestinal GI. La capacidad de perfilar especies bacterianas que habitan en elEl intestino podría tener implicaciones importantes para el diagnóstico y el tratamiento de afecciones que se ven afectadas por el microbioma, según los investigadores.
La píldora impresa en 3D descrita en el diario Sistemas inteligentes avanzados según los investigadores, representa la primera herramienta de diagnóstico no invasiva capaz de proporcionar un perfil de poblaciones de microbiomas en todo el tracto gastrointestinal. Los métodos actuales de muestreo del microbioma implican análisis de ADN y metabolitos fecales, pero ese enfoque proporciona poca información sobreEl entorno aguas arriba del colon distal, donde las especies bacterianas pueden variar significativamente.
La píldora ha sido estudiada y se ha encontrado que proporciona una identificación precisa de las poblaciones bacterianas y su abundancia relativa tanto en aplicaciones in vitro como in vivo, según el documento. Se ha probado en cerdos y primates, pero se necesitarán ensayos clínicos para determinarsi la píldora se puede usar rutinariamente en humanos para atención clínica.
Más de 1,000 especies de bacterias pueden habitar el intestino. La gran mayoría de estas bacterias tienen un papel beneficioso y de apoyo en la digestión y la protección contra la enfermedad. Cuando el equilibrio natural del microbioma está sesgado, ocurre una condición llamada "disbiosis",que se puede asociar con inflamación, susceptibilidad a infecciones e incluso la exacerbación de otras enfermedades como el cáncer. La investigación revela cada vez más metabolitos específicos de microbiomas que tienen efectos beneficiosos o protectores para el huésped contra la enfermedad.
"Estamos aprendiendo bastante sobre el papel del microbioma intestinal en la salud y la enfermedad. Sin embargo, sabemos muy poco sobre su biogeografía", dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts y autor correspondientedel estudio "La píldora mejorará nuestra comprensión del papel de la distribución espacial en el perfil del microbioma para avanzar en nuevos tratamientos y terapias para una serie de enfermedades y afecciones".
La píldora es más sofisticada que solo una esponja. Está fabricada en una impresora 3D con canales microfluídicos que pueden muestrear diferentes etapas del tracto gastrointestinal. La superficie de la píldora está cubierta con un recubrimiento sensible al pH, por lo que noabsorba cualquier muestra hasta que ingrese al intestino delgado sin pasar por el estómago donde se disuelve el recubrimiento. Una membrana semipermeable separa dos cámaras en la píldora, una que contiene canales helicoidales que absorben las bacterias y la otra que contiene una sal de calciocámara. La cámara de sal ayuda a crear un flujo osmótico a través de la membrana que atrae a las bacterias hacia los canales helicoidales. Un pequeño imán en la píldora permite sostenerlo en ciertos lugares en el intestino para obtener muestras más espaciales utilizando un imán fuera del cuerpoUn tinte fluorescente en la cámara de sal ayuda a localizar la píldora después de que sale del tracto gastrointestinal.
"El diseño de este dispositivo lo hace increíblemente fácil de usar, presenta poco riesgo para el sujeto que se está midiendo y proporciona mucha información", dijo Giovanni Widmer, profesor de enfermedades infecciosas y salud global en la Facultad de Medicina Veterinaria de Tufts Cummings,y coautor del estudio responsable de explorar la efectividad de las píldoras en estudios con animales. "En comparación con otros dispositivos de diagnóstico no invasivos, esto es como tener un electrocardiograma para la salud intestinal".
Los investigadores ven esta tecnología como un puente que abre una brecha importante en el diagnóstico gastrointestinal. "Tenemos una tecnología increíble para analizar poblaciones bacterianas utilizando técnicas de secuenciación de ADN, pero hasta ahora no habíamos tenido una manera de tomar muestras de bacterias en todo el tracto gastrointestinal de una manera que erano invasivo ", dijo Hojatollah Rezaei Nejad, un becario postdoctoral que estudia nuevas aplicaciones de impresión 3D en el laboratorio de Sonkusale en Tufts y autor principal del estudio." Al tomar muestras no invasivas, esta píldora podría ayudarnos a identificar y comprender mejor el papelde diferentes especies bacterianas en salud y enfermedad "
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Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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