ارزیابی میکروبیوم با کپسول جمع‌آوری باکتری‌های روده‌

ساخت کپسولی که قادر است باکتری‌های موجود در روده را جمع آوری کند.

محققین، موفق به ایجاد کپسولی شده‌اند که قادر است باکتری‌های موجود در روده را جمع‌آوری کند. مطالعات متعدد صورت گرفته نشان می‌دهد که وجود یا عدم وجود انواع خاصی از باکتری‌های روده به همه چیز از جمله افسردگی، بیماری قلبی و حتی آسم دوران کودکی مرتبط است. استفاده از یک روش غیر تهاجمی که نشان دهد کدام میکروب‌ها، میکروبیوم روده انسان را تشکیل می‌دهد، دشوار است اما پژوهشگران طی مطالعه اخیرشان، به کمک فناوری پرینت سه بعدی موفق به طراحی و ایجاد یک کپسول شده‌اند که این کار را ممکن می‌سازد. هنگامی که این کپسول بلعیده می‌شود می‌تواند انواع مختلف باکتری‌ها را حین عبور از دستگاه گوارش جمع‌آوری کند. هنگامی که از مدفوع خارج می‌شود، کپسول بازیابی می‌شود و محتوای آن مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. این کپسول دارای دو محفظه درونی است که این محفظه‌ها توسط یک غشای نیمه تراوا و با نفوذپذیری انتخابی از یکدیگر جدا شده‌اند. غشای نیمه تراوا یا غشای با نفوذپذیری انتخابی گونه‌ای غشاء است که به مولکول‌ها و یون‌های مشخصی اجازه عبور می‌دهد. میزان عبور از غشای نیمه‌تراوا، به فشار، غلظت و دمای مولکول یا یون آن سوی غشاء وابسته است. یکی از این محفظه‌ها شامل کانال‌های میکروفلوئیدیک مارپیچی شکل است که در آن باکتری‌هایی که از مراحل مختلف دستگاه گوارش جمع‌آوری می‌شوند، ذخیره می‌شوند. کانال دیگر حاوی نمک کلسیم است که جریان اسمزی (osmotic flow) را در سراسر غشاء تولید می‌کند و باکتری‌های خارج از کپسول را به کانال‌های داخل می‌کشاند. اسمز به فرایندی گفته می‌شود که طی آن حلال از طریق یک غشای نیمه تراوا از جایی که محلول رقیق‌تر است به جایی که محلول غلیظ تر است، انتشار می یابد. سطح روی کپسول نیز با یک پوشش حساس به PH پوشیده شده است و تا زمانی که کپسول از طریق معده عبور نکرده، حل نمی‌شود. این پوشش سبب می‌شود تا زمانیکه کپسول وارده روده کوچک نشده باکتری جذب نکند و تنها هنگامی حل می‌شود که وارده روده‌ی کوچک شود. علاوه بر این، یک آهنربای کوچک در داخل کپسول تعبیه شده است که به آن اجازه می‌دهد تا در یک نقطه خاص دستگاه گوارش قرار گیرد. در حال حاضر، روش‌هایی که دانشمندان از آن برای نمونه‌گیری میکروبیوم استفاده می‌کنند، آنالیز DNA و متابولیت‌های مدفوع است و به همین دلیل روش طراحی شده در این مطالعه می‌تواند گامی بزرگ در آزمایش نمونه‌گیری میکروبیوم روده باشد. درحال حاضر، فناوری‌های پیشرفته‌ای برای تجزیه و تحلیل جمعیت باکتری‌ها با استفاده از توالی DNA وجود دارد، اما تا به حال هیچ راهی برای نمونه‌برداری باکتری در سراسر دستگاه گوارش به شیوه‌ای که تهاجمی نباشد موجود نبوده است. این کپسول علاوه بر اینکه یک روش نمونه‌برداری غیرتهاجمی است می‌تواند به ما در شناسایی و درک نقش انواع مختلف باکتری‌های روده در سلامتی و بیماری افراد کمک کند. این فناوری تاکنون با موفقیت بر روی خوک‌ها و پریمات های غیرانسان آزمایش شده است اما بررسی‌های بیشتری لازم است تا بر روی انسان‌ها آزمایش شود.