Tendensen i dag kan være bærbar tech, men et forskerteam i Melbourne, Australien forsøger at gøre store fremskridt med den spiselige sort. I denne uge udgav Kourosh Kalantar-zadeh og hans kolleger ved RMIT University et papir i Trends in Biotechnology, der beskrev potentialet for indtagelige elektroniske kapsler til at give nøjagtige målinger af tarmgasser. Sådanne teknologier, de hævder, ville tilbyde dybere, realtidsindblik i gassenes aktiviteter inde i kroppen og deres formodede forhold til visse sygdomme.
Relateret indhold
- Du ønsker ikke engang at vide om alt det, der lever på din øjeæble
Vores fordøjelsessystem er mere end bare indre organer på arbejdet. Vi har også brug for vores tarmmikrobiome, et helt økosystem med forskellige bakterier, der hjælper med at nedbryde den mad, vi spiser via gæring. Selvom nogle af tarmgasserne, vi udsender, skyldes sluget luft, dannes andre, når forskellige bakterier, der udgør mikrobiomet, metaboliserer stoffer i tarmen.
Nogle undersøgelser antyder, at visse gasser kan være nyttige markører for en persons sundhedsstatus. F.eks. Producerer sulfatreducerende bakterier hydrogensulfid, som er blevet forbundet med irritabelt tarmsyndrom. Der er også foretaget forbindelser mellem tilstedeværelsen af nogle tarmgasser og inflammatorisk tarmsygdom og tyktarmskræft. Hvis disse gasser kan detekteres og overvåges nøjagtigt, kan oplysningerne hjælpe med at styrke forskning på årsagerne til disse sygdomme.
"Den menneskelige tarms virkning på mave-tarmsygdomme forbruger en betydelig del af udgifterne til sundhedspleje hvert år over hele verden, " bemærker Kalantar-zadeh, hvor han fremhæver sin nye tilgang som en omkostningseffektiv måde at hjælpe med at dechiftere tarms påvirkning af den generelle sundhed. Stanford-professor og mikrobiolog David Relman er enig: ”Generelt er evnen til at overvåge mikrobielle samfundsdækkende funktioner eller økosystemtjenester inden for tarmen et kritisk behov og kan tilføje en betydelig del af vores forståelse af deres operationer.”
I dag kan gasser produceret af tarmen mikrobiome måles ved hjælp af en ekstern enhed meget som en Breathalyzer. Imidlertid går en betydelig del af dataene tabt i processen, fordi gasser absorberes eller diffunderes, før individet endda har en chance for at udånde. En anden teknik involverer analyse af fækalt stof, som står over for lignende udfordringer i betragtning af den involverede tidsforsinkelse sammen med vanskeligheden ved at forbinde datapunkter om en gas 'tilstedeværelse med nøjagtige steder i fordøjelseskanalen, forklarer Lawrence David, en lektor, der studerer mikrobiome hos Duke.
Kalantar-zadeh forsøgte at lede efter en direkte metode, der potentielt kunne producere mere præcise, omfattende målinger.
Hans analyse landede på to strategier: fækal fermenteringssystemer og indtagelige gaskapsler. I den første metode inkuberes fækalt stof under forhold, der simulerer dem fra tyktarmen. Avføring indeholder bakterier fra tarmen, så gæring af den efterligner de typer reaktioner, der finder sted i kroppen. Den anden er langt den mest direkte prøveudtagningsmetode - at bringe laboratoriets arbejde direkte ind i tarmen ved hjælp af en elektronisk pille.
”De to fremgangsmåder er ikke-invasive og i sammenligning med relevante metoder er de meget mere nøjagtige, da de tager gasprøverne, hvor de produceres, ” siger Kalantar-zadeh.
En illustration af, hvordan en elektronisk kapsel til gassporing kan se ud. (Kourosh Kalantar-zadeh) Gasovervågningskapslerne, der er forventet af Kalantar-zadeh til at koste mindre end $ 10 pr. Stykke, ligner tabletter, som patienter kan sluge. Inkluderet i hver kapsel er to nøglekomponenter: en sensor, der overvåger tilstedeværelsen af forskellige tarmgasser og et batteri, der tjener som strømforsyning. Den seneste udvikling inden for teknologi har ført til gassensorer, der er mindre end 10 millimeter lange. Sensoren er tilsluttet en mikroprocessor og en trådløs sender, der overfører dataene til en ekstern optager.
Elektronikken er indkapslet i en uigennemtrængelig kapselskal, der er i stand til at modstå tarmens høje fugtighed, men med en gaspermeabel membran nær sensoren. Sensorerne tømmer store mængder energi, fordi de arbejder ved høje temperaturer, så Kalantar-zadeh mener, at lithium-ion-batterier er den optimale energikilde på grund af deres høje spænding og opladningskapacitet.
Kapslerne bygger på mikroteknologi, der er etableret af indtagelige pH-, tryk- og temperatursensorer som SmartPill og endoskopiske kameraer, som patienter kan sluge for at fange billeder af fordøjelseskanalen. Hvor lang tid hver gaskapsel forbliver inde i kroppen afhænger af, hvor hurtigt en persons fordøjelseskanal fungerer, alt fra en til flere dage, siger Kalantar-zadeh. Sammen med samarbejdspartnere ved University of Melbourne, Monash University og CSIRO tester hans team i øjeblikket prototyper til piller på svin. De sigter mod at offentliggøre disse resultater snart og håber derefter at få godkendelse til kliniske forsøg med mennesker.
Gelman og David er begge begejstrede over udsigten til denne teknologi sammen med det væld af data, det i sidste ende kan indsamle. Det er et vigtigt næste skridt at indsamle en kritisk masse af information til at få en solid forståelse af indvirkningen af tarmgasser på sundhedsmæssige forhold og behandlinger, bemærker de.
”Klinisk brug vil kræve meget mere data og indsigt i, hvilke komponenter der korrelerer med og forudsiger økosystemets sundhed og sygdom, ” siger Relman.
