Nykypäivän trendi voi olla puettavat tekniikat, mutta Melbournessa, Australiassa toimiva tutkimusryhmä pyrkii saavuttamaan merkittäviä askeleita sulavan lajikkeen avulla. Kourosh Kalantar-zadeh ja hänen kollegansa RMIT-yliopistossa julkaisivat tällä viikolla tutkimuksen Trends in Biotechnology, jossa hahmotellaan sulavien elektronisten kapseleiden mahdollisuudet tarjota tarkat mittaukset suolikaasuista. Tällaiset tekniikat tarjoavat syvemmän, reaaliaikaisen kuvan kaasujen toiminnasta kehossa ja niiden epäillyistä suhteista tiettyihin sairauksiin.
Asiaan liittyvä sisältö
- Et edes halua tietää kaikista silmämunasi elävistä asioista
Ruoansulatusjärjestelmämme on enemmän kuin vain sisäelimet työssä. Tarvitsemme myös suolistomikrobiomiamme, joka on erilaisten bakteerien ekosysteemi, joka auttaa hajottamaan ruuan, jota syömme käymisen avulla. Vaikka jotkut suolistomme kaasuista johtuvat nielemästä ilmasta, toiset syntyy, kun eri bakteerit, jotka muodostavat mikrobiomin, metaboloivat aineita suolistossa.
Joidenkin tutkimusten mukaan tietyt kaasut voivat olla hyödyllisiä merkkejä ihmisen terveydentilasta. Esimerkiksi sulfaattia pelkistävät bakteerit tuottavat rikkivetyä, joka on liitetty ärtyvän suolen oireyhtymään. Yhteyksiä on tehty myös joidenkin suolistokaasujen esiintymisen ja tulehduksellisen suolistosairauden ja paksusuolen syövän välillä. Jos nämä kaasut voidaan havaita ja seurata tarkasti, tiedot voivat auttaa vahvistamaan tutkimusta näiden sairauksien syistä.
"Ihmisen suoliston vaikutus maha-suolikanavan sairauksiin kuluttaa merkittävän osan terveydenhuollon menoista vuosittain maailmanlaajuisesti", Kalantar-zadeh korostaa hänen uutta lähestymistapaa kustannustehokkaana tapana auttaa suojelemaan suoliston vaikutusta yleiseen terveyteen. Stanfordin professori ja mikrobiologi David Relman on samaa mieltä: "Yleensä kyky seurata mikrobien, koko yhteisön laajuisia toimintoja tai ekosysteemipalveluita suolistossa on kriittinen tarve ja voisi lisätä huomattavasti ymmärrystämme heidän toiminnastaan."
Nykyään suolen mikrobiomin tuottamat kaasut voidaan mitata ulkoisella laitteella, paljon kuin alkometri. Menetelmässä häviää kuitenkin merkittävä osa dataa, koska kaasut imeytyvät tai diffundoituvat ennen kuin henkilöllä on edes mahdollisuus hengittää. Toinen tekniikka sisältää ulosteaineiden analysoinnin, joka kohtaa samanlaisia haasteita ottaen huomioon kyseessä oleva aikaviive, sekä vaikeuksia yhdistää kaasun läsnäoloa koskevia pisteitä ruoansulatuskanavan tarkkoihin paikkoihin, selittää Duken mikrobiomeja tutkivasta apulaisprofessorista Lawrence David.
Kalantar-zadeh päätti etsiä suoria menetelmiä, jotka voisivat mahdollisesti tuottaa tarkempia, kattavampia lukemia.
Hänen analyysinsa päätyi kahteen strategiaan: ulosteen käymisjärjestelmiin ja sulaviin kaasukapseleihin. Ensimmäisessä menetelmässä fekaalia inkuboidaan olosuhteissa, jotka simuloivat paksusuolen olosuhteita. Ulosteet sisältävät suolistossa esiintyviä bakteereja, joten sen käyminen jäljittelee kehossa tapahtuvia reaktioita. Toinen on ylivoimaisesti suorin näytteenottomenetelmä - laboratoriotyön tuominen suoraan suolistoon elektronisen pillerin avulla.
"Nämä kaksi käytäntöä ovat noninvasiivisia ja verrattuna asiaankuuluviin menetelmiin ovat paljon tarkempia, koska ne ottavat kaasunäytteitä siellä missä ne tuotetaan", Kalantar-zadeh sanoo.
Kuva siitä, miltä elektroninen kaasunseurantakapseli voi näyttää. (Kourosh Kalantar-zadeh) Kalantar-kapselit, joiden Kalantar-zadeh arvioi maksavan alle 10 dollaria kappaleelta, näyttävät tableteilta, jotka potilaat voivat niellä. Jokaiseen kapseliin kuuluu kaksi avainkomponenttia: anturi, joka tarkkailee erilaisten suolikaasujen läsnäoloa, ja akku, joka toimii virtalähteenä. Teknologian viimeaikainen kehitys on johtanut alle 10 millimetrin pituisiin kaasuantureihin. Anturi on kytketty mikroprosessoriin ja langattomaan lähettimeen, joka siirtää tiedot ulkoiseen tallentimeen.
Elektroniikka on koteloitu läpäisemättömään kapselinkuoreen, joka kykenee kestämään korkean kosteuden suolistossa, mutta kaasua läpäisevällä kalvolla anturin lähellä. Anturit kuluttavat suuria määriä energiaa, koska ne toimivat korkeissa lämpötiloissa, joten Kalantar-zadeh katsoo, että litium-ioniakut ovat optimaalinen energialähde korkean jännitteen ja varauskapasiteetin vuoksi.
Kapselit perustuvat mikroteknologiaan, jonka ovat perustaneet sulavat pH-, paine- ja lämpötila-anturit, kuten SmartPill ja endoskooppiset kamerat, jotka potilaat voivat niellä otettaessa kuvia ruuansulatuksesta. Kalantin, jonka jokainen kaasukapseli pysyisi kehossa, määräytyy sen mukaan, kuinka nopeasti ihmisen ruoansulatuskanava toimii, ja se vaihtelee yhdestä vuorokauteen useisiin päiviin, Kalantar-zadeh sanoo. Yhdessä Melbournen yliopiston, Monashin yliopiston ja CSIRO: n yhteistyökumppaneiden kanssa hänen tiiminsä testaa parhaillaan pillereiden prototyyppejä sioilla. He pyrkivät julkaisemaan nämä tulokset pian ja toivottavasti saavat hyväksynnän kliinisissä tutkimuksissa ihmisillä.
Gelman ja David ovat molemmat innostuneita tämän tekniikan tulevaisuudesta sekä runsaasti tietoja, joita se lopulta voi kerätä. Heidän huomautuksensa mukaan kriittisen tietomäärän kerääminen on tärkeä seuraava askel saadaksemme vankka käsitys suolikaasujen vaikutuksista terveystiloihin ja hoitoihin.
"Kliininen hyödyllisyys vaatii paljon enemmän tietoa ja tietoa siitä, mitkä komponentit korreloivat ja ennustavat ekosysteemien terveyttä ja sairauksia", Relman sanoo.
