3D打印药丸样品肠道微生物组，以帮助诊断

研究人员称，这种3D打印的药丸是首个能够提供整个胃肠道微生物群分布概况的非侵入性诊断工具。目前的微生物组取样方法包括分析粪便DNA和代谢物，但这种方法几乎不能提供远端结肠上游环境的信息，那里的细菌种类可能有很大差异。

该论文称，研究发现，这种药丸可以在体内和体外应用中准确鉴定细菌种群及其相对丰度。它已经在猪和灵长类动物身上进行了试验，但还需要进行临床试验，以确定这种药丸是否可以常规用于人类的临床护理。

超过1000种细菌可以栖息在肠道内。这些细菌中的绝大多数在消化和预防疾病方面都有有益的辅助作用。当微生物群的自然平衡被扭曲时，就会出现一种被称为“生态失调”的情况，这种情况可能与炎症、对感染的易感性，甚至是癌症等其他疾病的恶化有关。越来越多的研究揭示了特定的微生物代谢产物，对宿主的疾病有有益或保护作用。

“我们了解了很多关于肠道微生物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，”塔夫斯大学工程学院电气和计算机工程教授、该研究的通讯作者Sameer Sonkusale说。“这种药丸将提高我们对微生物群空间分布的作用的理解，从而推进一些疾病和状况的新疗法。”

这种药丸比海绵要复杂得多。它是在带有微流体通道的3D打印机上制造的，可以对胃肠道的不同阶段进行采样。药丸的表面覆盖着一层pH敏感的涂层，因此它不会吸收任何样品，直到它进入小肠(绕过胃)，在那里涂层溶解。一层半透膜将药丸中的两个腔体隔开，其中一个含有螺旋通道，用来吸收细菌，另一个则含有钙盐。盐室有助于在膜上产生渗透流，将细菌拉进螺旋通道。药丸里的一个小磁铁可以让人把它放在肠道的特定位置，利用体外的磁铁进行更有空间针对性的采样。在药片离开胃肠道后，盐室中的荧光染料有助于确定药片的位置。

“这种设备的设计让它非常容易使用，对被测对象的风险很小，但却能提供这么多的信息。”乔瓦尼·威德默说。他是塔夫斯·卡明斯兽医学院传染病和全球健康教授，也是研究该药物在动物实验中的有效性的论文合著者。“与其他非侵入性诊断设备相比，这就像用心电图检查肠道健康。”

研究人员认为这项技术在胃肠道诊断方面填补了一个重要的空白。“我们有令人难以置信的技术，可以使用DNA测序技术来分析细菌种群，但到目前为止还没有一种方法，以一种非侵入性的方式对整个胃肠道的细菌进行取样。”Hojatollah Rezaei Nejad说，他是一名博士后研究员，在桑库萨勒的塔夫斯实验室研究3D打印的新应用，也是这项研究的主要作者。新利18官方“通过非侵入性取样，这种药片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。”