MIT發明可吞“細菌芯片”,無需手術就能檢測腸胃疾病

MIT發明可吞“細菌芯片”,無需手術就能檢測腸胃疾病

圖說:麻省理工學院的工程師們設計了一款可吞嚥的傳感器,該設備中的細菌通過基因改造具備了感知周遭環境條件並將信息傳遞給電路元件的功能。

據《科學》雜誌網絡版日前刊發的一篇研究論文稱,美國麻省理工學院(MIT)的研究人員已經研製出了一款裝有基因改造後細菌的、可吞嚥的傳感器,該傳感器可用於診斷胃出血或者其它胃腸道疾病的症狀。

這種“細菌芯片”的方法將裝有活細胞的傳感器和超低功耗電子元件相結合起來,製成的設備能把細菌的生物反應轉化為一種可以通過智能手機讀取的無線信號。

MIT電子工程與計算機科學以及生物工程副教授蒂莫西·盧(Timothy Lu)說:“這一裝置是將基因改造過的生物傳感器與低功耗無線電子設備相融合,我們能用它在人體中檢測生物信號,並且能為人體健康的其它應用程序提供前所未有的、近乎實時的診斷能力。”

在該研究中,研究人員發明了一種能對血紅素(一種血液成分)做出反應的傳感器,並證實了它能在豬體內正常運作。另外,他們還設計了一種能對炎症分子做出反應的傳感器。該研究的主要作者之一、前MIT前博士後菲利普·納多(Phillip Nadeau)說:“我們的想法是將細菌細胞包裹在一個裝置內,這些被困住的細胞就會就會跟設備一起穿過食道進入到胃中。”

在實驗中,研究人員在豬體內測試了該傳感器,並驗證了它能正確斷定胃中是否有血液存在的能力。他們預計,這種傳感器可以被用於一次性使用這種傳感器,也可以被設計成能在消化道中存留幾天或幾周並連續發送信號的類型。

目前,病人如果被懷疑有胃潰瘍出血的可能,他們必須接受內窺鏡檢查以進行診斷,但是這通常需要病人們服用鎮靜止痛劑,而這一設備將免去病人們的這一麻煩與不適。另一名主要作者馬克·米彌(Mark Mimee)介紹道:“對於該傳感器的研究目標是,你只需吞下膠囊,就能繞過不必要的手術與程序,並且在相對較短的時間內你就能知道是否有內出血的問題。”

為了幫助這項技術成功應用於病人,研究人員計劃減小傳感器的尺寸,並研究其內部的細菌細胞在消化道中能存活多長時間。另外,他們還希望開發出能夠探測胃出血以外其它胃腸疾病的傳感器。米彌補充道:“我們在論文中闡述的大部分研究都是與血液有關的,但可以想象的是,你其實可以設計出能夠感知任何事物的細菌,並對其產生光反應。任何試圖通過改造細菌來讓其感應疾病相關分子的人都可以能將那些細菌塞進(該裝置的)井裡,然後它就可以用於檢測了。”研究人員指出,這些傳感器也可以同時攜帶多種細菌,從而用以診斷多種疾病。


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