میکروبیوم دستگاه گوارش حاوی اطلاعات زیادی درباره‌ی سلامتی انسان است و به‌کمک کپسولی جدید، نمونه‌برداری از میکروبیوم قسمت‌های مختلف دستگاه گوارش ممکن می‌شود.
باکتری‌های روده می‌توانند حرف‌های زیادی درباره‌ی شما بزنند؛ مانند اینکه چرا دچار دیابت هستید یا چگونه به داروهای خاص پاسخ می‌دهید. باوجوداین، دانشمندان فقط می‌توانند بخش محدودی از مجرای گوارشی را ببینند تا نقش باکتری‌های روده را در سلامتی مطالعه کنند. آنچه از بدن انسان خارج می‌شود، فقط نمونه‌ی کوچکی از این باکتری‌ها است و مشخص نمی‌شود آن‌ها از کجای سیستم گوارشی آمده‌اند.
پژوهشگران دانشگاه پردو در آمریکا کپسولی بلعیدنی طراحی کرده‌اند که مانند كولونوسكوپی عمل می‌کند؛ به‌جز اینکه به‌جای بررسی روده‌ی بزرگ با استفاده از دوربین، این فناوری از باکتری‌ها نمونه‌برداری می‌کند. این فناوری نه‌فقط در روده‌ی بزرگ، بلکه در کل لوله‌ی گوارشی نیز می‌تواند حرکت کند. لوله‌ی گوارشی علاوه‌بر روده‌ی بزرگ، دهان، مری، معده، پانکراس، کبد، کیسه‌صفرا، روده کوچک و راست‌روده را شامل می‌شود. رحیم رحیمی، استادیار مهندسی مواد دانشگاه پردو گفت: «مسئله‌ی مهم توانایی گرفتن نمونه‌هایی از باکتری‌های تمام قسمت‌های روده است. قبلا این کار ممکن نبود.»
ابزار طراحی‌شده شبیه کپسول‌های دارویی است و بدون نیاز به باتری و منفعلانه از روده عبور می‌کند. در‌حال‌حاضر، یک نسخه‌ی قرصی از کولونوسکوپی به‌صورت تجاری دردسترس است که مناطقی از روده‌ی بزرگ را می‌بیند که کولونوسکوپی سنتی نمیتواند آن‌ها را ببیند؛ اما هیچ‌کدام از آن‌ها نمی‌توانند از باکتری‌ها نمونه‌برداری کنند. رحیمی گفت:
اگر کولونوسکوپی یا قرص دوربین‌دار خون ببیند، نمیتواند برای بررسی بیشتر از آن منطقه نمونه‌برداری کند. شما فقط می‌توانستید از باکتری‌های موجود در مدفوع فرد نمونه‌برداری کنید؛ ولی باکتری‌ها در بخش‌های مختلف دستگاه گوارش بسیار متغیر هستند. رویکرد ما می‌تواند رویکردی مکمل باشد.
رحیمی تخمین می‌زند که کپسول نمونه‌برداری از باکتری بسیار ارزان‌تر است و یک عدد از آن حدود یک دلار قیمت خواهد داشت.
تیم رحیمی برای آزمایش این کپسول‌ها در خوک‌ها در حال تلاش هستند که مجرای گوارشی شبیه مجرای گوارشی انسان دارند. نمایش اولیه‌ای از این کپسول در مجله‌ی RSC Advances منتشر شده است.
پژوهشگران کپسول را با استفاده از رزین و فناوری چاپ سه‌بعدی ساختند. رزین همان ماده‌ای است که در قالب‌های دندان و ایمپلنت‌ها استفاده می‌شود. وقتی کپسول درمعرض pH محل خاصی از روده قرار می‌گیرد، کلاهک زیست‌تجزیه‌پذیر آن حل می‌شود. هیدروژل درون کپسول انبساط می‌یابد و مایعات روده را جمع می‌کند که حاوی باکتری هستند. وقتی نمونه‌برداری کامل می‌شود، فشار موجب بسته‌شدن دهانه کپسول می‌شود.
پژوهشگران نمونه اولیه‌ی کپسول را در محیط کشت خاصی برای شبیه‌سازی فلور باکتریایی روده و نیز توانایی کپسول را ازنظر محافظت از باکتری‌های نمونه‌برداری‌شده در وضعیت‌های محیطی مختلف آزمایش کردند. آزمایش‌های آن‌ها نشان می‌دهد که کپسول می‌تواند به‌طور موفقیت‌آمیزی از باکتری‌های موجود در روده مانند اشریشیا کلی در مدت یک ساعت نمونه‌برداری کند.
در انسان، کپسول همراه‌ب ا مواد دفعی دیگر حرکت خود را در سراسر دستگاه گوارش ادامه خواهد داد. دانشمندان سپس می‌توانند کپسول را از مدفوع بازیابی و را باز کنند و باکتری‌های جمع‌آوری‌شده در آن را بیازمایند. رحیمی گفت:
این رویکرد فرصت‌های جدیدی برای مطالعه انواع باکتری‌های موجود در روده فراهم و به ما کمک می‌کند تا متوجه شویم باکتری‌های مجرای گوارش را چگونه برای مبارزه با بیمار‌ی‌ها دست‌کاری کنیم.
میکروبیوم روده نقش مهمی در فیزیولوژی میزبان مانند چاقی و دیابت و بیماری‌های عصبی مختلف ایفا می‌کند؛ بنابراین، نمونه‌گیری از میکروبیوم رویکردی اساسی برای درک بهتر بیماری‌های احتمالی است؛ اگرچه روش‌های نمونه‌برداری معمولی مانند آندوسکوپی یا کولونوسکوپی تهاجمی هستند و نمی‌توانند به کل روده‌ی کوچک دسترسی پیدا کنند.
برای پرداختن به این مشکل، کپسولی با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته شده است. کپسول مذکور که به باتری نیازی ندارد، می‌تواند نمونه‌های میکروبیوم را از سراسر مجرای گوارش بگیرد. ابعاد این کپسول ۱۵ در ۹ میلی‌متر است و از یک محفظه‌ی اکریلیک و هیدروژلی با سرعت جذب زیاد و یک غشای PDMS انعطاف‌پذیر تشکیل شده. مایعات حاوی نمونه‌های فلور میکروبی درون دستگاه گوارش ازطریق دریچه‌ی نمونه‌برداری وارد آن می‌شود که روی کلاهک دستگاه قرار دارد.
وقتی میکروبیوم وارد محفظه شود، هیدروژل مایع را جذب می‌کند و متورم می‌شود و به‌طور مؤثری از نمونه‌های درون ماتریکس پلیمری خود محافظت می‌کند و در همان حین، روی غشای انعطاف‌پذیر PDMS فشار می‌آورد تا دریچه بسته شود و دیگر تبادل مایعات صورت نگیرد. به‌دلیل طراحی کلاهک پیچی کپسول، بخش‌های مختلف کپسول را می‌توان به‌راحتی از هم باز و هیدروژل را به‌منظور کشت و تجزیه‌و‌تحلیل بیشتر جدا کرد. به‌عنوان اثبات مفهوم، کارایی نمونه‌برداری کپسول و توانایی جای‌دادن نمونه‌های میکروبی درون یک هیدروژل در کپسولی دارای پوشش با استفاده از کشت مایع حاوی باکتری اشریشیا کلی تأیید شد.
فناوری به‌نمایش گذاشته‌شده نویدبخش ابزاری ارزان‌قیمت برای نمونه‌برداری مستقیم و ارزیابی میکروب‌ها در سرتاسر مجرای گوارشی است و می‌تواند بینش جدیدی درباره‌ی نقش رژیم غذایی در تعاملات میان میزبان‌میکروب و متابولیسم فراهم کند.
در آیدت،
فایل‌های
خود را به فروش بگذارید و یا
مقالات‌تان
را منتشر کنید👋
پاسخ ها