Immagine, i batteri nell’intestino vengono trascinati nei canali elicoidali da una “pompa” osmotica nella pillola. Credito di immagine: Nano Lab, Università di Tufts.
Il microbioma intestinale è composto da trilioni di microbi viventi e più di mille specie di batteri. È noto che l’intestino svolge un ruolo importante nella salute del corpo.
Un team di ingegneri della Tufts University ha sviluppato una pillola 3D in grado di campionare i batteri nell’intestino mentre attraversa il tratto digestivo. Pubblicata sulla rivista Advanced Intelligent Systems, la pillola 3D è il primo mezzo non invasivo per acquisire campioni e fornire il profilo delle popolazioni di microbiomi nell’intero tratto digestivo.
La pillola 3D può campionare i batteri intestinali nell’intero tratto gastrointestinale
Allo stato attuale, i metodi di campionamento del tratto gastrointestinale utilizzano metaboliti fecali e analisi del DNA. Tuttavia, questi metodi non forniscono dati approfonditi e completi sull’ambiente gastrointestinale, in particolare della parte superiore del colon distale, un’area in cui la maggior parte delle specie di microbiomi differisce in modo significativo.
I ricercatori, hanno testato la pillola e hanno scoperto che fornisce un’identificazione accurata delle popolazioni batterica, compresa la loro abbondanza in varie applicazioni. Il team ha provato la pillola sia sui suini che sui primati, ma sono necessari studi clinici per vedere se la pillola può essere applicata all’uomo sia per la diagnosi che per il trattamento in futuro.
Il microbioma intestinale
L’intestino ospita miliardi di batteri. Ciò significa che i batteri intestinali sono persino più abbondanti delle cellule di tutto il corpo. Inoltre, ci sono più di mille specie di batteri che vivono nell’intestino. Sono lì per un motivo e forniscono molti effetti benefici sul corpo.
Prima di tutto, i batteri intestinali hanno una parte protettiva e di supporto nella digestione e aiutano a proteggere il corpo dalle malattie. Tuttavia, una volta che si verifica lo squilibrio del microbioma nel tratto gastrointestinale, chiamato disbiosi, possono verificarsi molti sintomi di disturbo digestivo, come costipazione, gonfiore, indigestione e diarrea.
La disbiosi può anche essere collegata a infiammazione, esacerbazione di malattie come il cancro e vulnerabilità a determinate infezioni. Gli studi hanno dimostrato che i metaboliti del microbioma funzionano proteggendo il corpo dalle malattie.
“Stiamo imparando molto sul ruolo del microbioma intestinale nella salute e nelle malattie. Tuttavia, sappiamo molto poco della sua biogeografia. La pillola migliorerà la nostra comprensione del ruolo della distribuzione spaziale nel profilo del microbioma per far avanzare nuovi trattamenti e terapie per una serie di malattie e condizioni “, dice Sameer Sonkusale, co-autore dello studio e Professore di ingegneria elettrica e informatica presso la School of Tufts University of School of Ingegneria.
Vedi anche, Il nostro microbioma intestinale influenza il metabolismo attraverso il sistema immunitario.
Pillola 3D sofisticata
La nuova pillola 3D è moderna e all’avanguardia, sviluppata attraverso una stampante 3D con canali microfluidici. La nuova pillola può ottenere campioni dalle varie fasi del tratto digestivo. La sua superficie ha un rivestimento sensibile al pH, quindi non assorbe alcun campione fino a quando non entra nell’intestino tenue. Nello stomaco, dove esistono acidi, il rivestimento si scioglie, diventando in grado di ottenere campioni nell’intestino tenue.
A parte questo, la pillola ha una membrana semipermeabile che separa la pillola in due camere: una camera comprendente canali elicoidali che è responsabile dell’acquisizione di batteri e l’altra è una camera riempita di calcio, che aiuta a creare un flusso osmotico attraverso la membrana . La pillola 3D contiene anche un piccolo magnete che la trattiene in particolari aree dell’intestino per un campionamento più specifico guidato da un magnete esterno.
I ricercatori hanno localizzato la pillola nel tratto digestivo attraverso un colorante fluorescente.
“Il design rende questo dispositivo incredibilmente facile da usare. Ha scarsi rischi per il soggetto da controllare e fornisce tante informazioni”, ha detto il Prof. Giovanni Widmer, Professore di malattie infettive e salute globale alla Tufts Cummings School of Veterinary Medicine in una dichiarazione.
“Rispetto ad altri dispositivi diagnostici non invasivi, è come avere un elettrocardiogramma per la salute dell’intestino“, ha aggiunto.
I ricercatori ritengono che le nuove tecnologie possano aiutare nella diagnosi gastrointestinale analizzando le popolazioni batteriche attraverso tecniche di sequenziamento del DNA. Il nuovo metodo non invasivo aiuterà non solo nella diagnosi, ma anche nel trattamento di vari disturbi digestivi.
“I nostri risultati mostrano che le popolazioni batteriche recuperate dai canali microfluidici delle pillole assomigliano molto ai dati demografici della popolazione batterica del microambiente a cui è stata esposta la pillola”, hanno concluso i ricercatori nello studio.
“Riteniamo che tali dispositivi lab-on-a-pill rivoluzioneranno la nostra comprensione della diversità spaziale del microbioma intestinale e la sua risposta a condizioni e trattamenti medici”, hanno aggiunto.
Fonte, Advanced Intelligent Systems
