В настоящее время исследователи получают микробы кишечника, собирая образцы стула или используя такие методы, как колоноскопия или эндоскопия. Однако образцы стула не могут захватить все микроорганизмы в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, и они не могут изолировать микробы из разных частей тракта.
Колоноскопия и эндоскопия – инвазивные процедуры, которые отпугивают некоторых пациентов. Сарвеш Кумар Шривастава и его коллеги хотели избежать этих недостатков, разработав устройство, которое можно было проглотить, а затем устранить.
Исследователи разработали самополимеризирующуюся реакционную систему из мономера поли (этиленгликоля) диакрилата, хлорида железа и аскорбиновой кислоты, загруженных в крошечные полые цилиндры. Цилиндрические микроустройства были упакованы в миниатюрные желатиновые капсулы, покрытые защитным слоем для предотвращения пищеварения в кислой среде желудка. После того, как их скармливали крысам, капсулы оставались защищенными в желудке, но распадались в более нейтральном pH тонкой кишки, высвобождая микроустройства.
Воздействие кишечной жидкости привело к полимеризации химического груза в цилиндрах с образованием гидрогеля, который захватил микробы и белковые биомаркеры в окружающей среде, что очень похоже на мгновенный снимок кишечника.
Затем устройства, которые не вызывали воспаления или токсичности, были удалены хирургическим путем – шаг, который, по словам исследователей, в будущем будет заменен естественным устранением. Исследования высокопроизводительного секвенирования показали, что бактериальная популяция, захваченная устройствами, очень похожа на популяцию кишечника. Исследователи также продемонстрировали, что эти крошечные цилиндры могут запускаться в диапазоне pH для доставки биологических препаратов, таких как инсулин, к клеткам в чашке Петри в присутствии кишечной слизи.
Эта технология может улучшить понимание взаимодействия хозяина и микробиома, обеспечивая понимание прогрессирования связанного заболевания ЖКТ и проложив путь к индивидуализированной терапии кишечника, говорят ученые.