محققان ابزار جدیدی تولید کردند که مانند کلونوسکوپی عمل می کند
13 اوت 2020 - باکتری های روده ی شما می توانند چیزهای زیادی درباره شما بگویند، از جمله اینکه چرا شما به دیابت مبتلا هستید یا چگونه به برخی از داروهای خاص پاسخ می دهید.اما باکتریهایی که از طریق مدفوع از بدن شما خارج می شود، فقط نمونه کوچکی از باکتری هایی هستند که در دستگاه گوارش شما زندگی می کنند، بدون این که مشخص شود که این باکتریها از چه بخشی از سیستم گوارش شما آمده اند.
محققان دانشگاه Purdue راهی برای بررسی و نمونه برداری از باکتریها در بخش های مختلف لوله ی گوارش با قورت دادن ابزاری كه مانند كولونوسكوپی عمل می كند، ابداع کردند، که به جای جستجوی كولون با یك دوربین، قادر به نمونه گیری از باكتری های روده است.
این فناوری نه فقط در روده بزرگ بلکه می تواند در کل لوله یگوارش(GI tract)حرکت کند. GI tractعلاوه بر روده بزرگ، شامل دهان، مری، معده، لوزالمعده، کبد، کیسه صفرا، روده کوچک و روده نیز می شود. در اصل، این ابزار امکان انجام "gut-oscopy" را فراهم می کند. ویدئویی که نشان می دهد این ابزار چگونه کار می کند درYouTube قابل دسترسی است.
دکتر رحیم رحیمی، استادیارمهندسی مواد درPurdue ، گفت: همه چیز بر می گردد به این که بتوانیم نمونه هایی از باکتری ها را در هر نقطه از روده جمع آوری کنیم که البته این کار قبلاً غیرممکن بود.
این ابزار مانند یک کپسول دارویی است که بدون نیاز به باتری از روده عبور می کند. یک نسخه ی قرص مانند از یک ابزار کولونوسکوپی قبل از این بصورت تجاری در دسترس قرار گرفته بود، تا دیدن مناطقی از روده ی بزرگ که با یک کولونوسکوپی سنتی قابل دیدن نبودند، امکان پذیر گردد، اما هیچ ابزاری تاکنون قادر به نمونه برداری از باکتری های لوله ی گوارش نبوده است.
دکتر رحیمی تخمین می زند که این کپسول نمونه برداری باکتری، بسیار ارزان تمام شود و قیمت هرکپسول فقط حدود یک دلار باشد.
تیم دکتر رحیمی در تلاش است تا این کپسول را در خوک ها، که دارای دستگاهGI مشابه انسان هستند، آزمایش کند. نمونه اولیه ی این کپسول درRSC Advances ، ژورنال انجمن سلطنتی شیمی منتشر شده است.
محققان کپسول سه بعدی را از رزین چاپ کردند، همان ماده ای که در قالب های دندان و ایمپلنت ها استفاده می شود. دکتر رحیمی گفت: این ماده باید کمی تغییر کند تا برای انسانها قابل استفاده گردد، اما در از سایر جهات غیر سمی است.
هنگامی که این کپسول در معرضpH محل خاصی از روده قرار می گیرد، کلاه تخریب پذیر کپسول حل می شود. در داخل کپسول، یک هیدروژل شبیه به آنچه در پوشک مورد استفاده قرار می گیرد، وجود دارد که مایعات روده ای حاوی باکتری را جذب می کند.وقتی نمونه برداری کامل شد، فشار حاصل از جذب مایعات روده، دهانه ی کپسول را می بندد.
محققان کپسول نمونه اولیه را در محلول کشت که برای شبیه سازی فلور باکتریایی روده از دستگاه گوارش تهیه شده بود، آزمایش کردند.
آنها همچنین توانایی کپسول را در محافظت از باکتری های نمونه برداری شده در محیط هایی با شرایط سخت مختلف آزمایش کردند. آزمایش های آنها نشان داد که این کپسول می تواند با موفقیت از باکتری های موجود در روده مانندE. coli در طی یک ساعت نمونه گیری کند.
در انسان، کپسول در تمام دستگاه گوارش با سایر مواد مدفوع حرکت می کند. سپس یک دانشمند می تواند کپسول را از ماده ی مدفوع یک شرکت کننده در مطالعه بازیابی کند، کپسول را شسته و باکتری های جمع آوری شده در آن را مورد مطالعه قرار دهد.
دکتر رحیمی گفت: این رویکرد فرصت های جدیدی را برای مطالعه ی نوع باکتری های موجود در روده فراهم می کند. این به ما کمک می کند تا چگونگی دستکاری این باکتری ها را برای مبارزه با بیماری تشخیص دهیم.
حق ثبت اختراع برای این فناوری از طریق دفتر بازرگانی فناوری بنیاد Purdue ثبت شده است.
منبع:
Waimin, J. F., et al. (2020) Smart capsule for non-invasive sampling and studying of the gastrointestinal microbiome. RSC Advances. doi.org/10.1039/c9ra10986b.