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可食气敏性胶囊!宣告肠道“治未病”不远了

庶正康讯 2018-1-12  

皇家墨尔本理工学院(RMIT University)外景

日前,一项发表在国际杂志Nature Electronics上的研究报告中,来自皇家墨尔本理工学院(Royal Melbourne Institute of Technology University)的研究人员通过进行首个人类临床试验开发出了一种特殊的气敏性可食用胶囊,或有望彻底改变预防和诊断肠道紊乱及疾病的手段,文章中研究人员揭开了此前并未在人体中所发现的一种机制,包括机体的免疫系统等。

图片来源:RMIT University/Peter Clarke (Creative Commons License)

这项新技术或能改善全球五分之一遭受胃肠道疾病患者的生活质量,同时其还类似于结肠镜检查术,是一种低侵入性的过程;这种维生素药片大小的可吸收胶囊能够实时监测机体肠道中所产生的的气体,包括氢气、二氧化碳和氧气等,同时检测数据还会传输到智能手机上。

Illustrations and photo of the capsule

a, Three-dimensional rendering of the human gas sensing capsule sliced to demonstrate the internal components. b, Photo of the packaged gas capsule and receiver device. c, Dimensions of the capsule. d,Schematic representation of intestinal gas penetration through the gas permeative membrane, reaching the sensing elements. e, Basic circuit diagram and operation of gas sensors in the capsule.

领导这项研究的教授Kourosh Kalantar-zadeh表示,试验结果表明,人类胃部能够利用氧化剂来抵御肠道中的异物入侵,而且胃部能够释放氧化性的化合物来破碎并且击退外源性的化合物,这些化合物在胃部中停留的时间要比平常更久一些,这或许就为研究人员呈现出了一种抵御外源性物质的胃部保护系统,而且此前研究人员并未发现诸如类似的免疫机制。

此外,研究者还意外地发现,人类机体的结肠中还含有氧气,研究结果发现,在高纤维饮食的状况下结肠中会聚集较高浓度的氧气,这或许就反驳了之前研究者的认知,即结肠中没有氧气存在,本文研究结果同样还能帮助研究人员理解诸如结肠癌等多种疾病发生的分子机制。

文章中,研究人员对7名低纤维和高纤维饮食的健康个体进行研究,结果表明,这种新型的可食用气敏胶囊能够准确检测到食物发酵的开始阶段,这或许就能潜在地监测患者机体的消化过程和正常的肠道健康;同时这种胶囊还能提供一种更为有效的方法来测定机体胃部中的微生物组活性,此前研究人员主要依赖粪便标本或外科手术来对样本进行处理,分析肠道中的微生物组信息,本文中研究人员所开发的特殊胶囊则能够提供一种测定肠道微生物组活性的非侵入性方法。

目前这种胶囊已经成功通过了人类临床试验,研究人员正在寻找方法如何使得这项技术商业化,Kyle Berean博士指出,研究结果表明,这种新型胶囊是非常安全的并不会在体内“滞留”,我们的可摄入传感器也能够提供一种潜在的诊断工具,对一系列疾病进行有效诊断,包括营养吸收不良和结肠癌等,这种低侵入性的手段未来有望改善很多患者的生活质量。

目前这项研究处于II期人体临床试验中,研究人员希望能够得到更多资助用以开发更加安全且具有革命性突破的肠道监测及诊断工具,帮助临床医生更加准确高效地对患者的疾病进行诊断。

戳底部看原文▼

Ingestible sensors are potentially a powerful tool for monitoring human health. Sensors have been developed that can, for example, provide pH and pressure readings or monitor medication, but capsules that can provide key information about the chemical composition of the gut are still not available. Here we report a human pilot trial of an ingestible electronic capsule that can sense oxygen, hydrogen, and carbon dioxide. The capsule uses a combination of thermal conductivity and semiconducting sensors, and their selectivity and sensitivity to different gases is controlled by adjusting the heating elements of the sensors. Gas profiles of the subjects were obtained while modulating gut microbial fermentative activities by altering their intake of dietary fibre. Ultrasound imaging confirmed that the oxygen-equivalent concentration profile could be used as an accurate marker for the location of the capsule. In a crossover study, variations of fibre intake were found to be associated with differing small intestinal and colonic transit times, and gut fermentation. Regional fermentation patterns could be defined via hydrogen gas profiles. Our gas capsule offers an accurate and safe tool for monitoring the effects of diet of individuals, and has the potential to be used as a diagnostic tool for the gut.

庶正康讯 行业监测中心(2018.01.12)




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