科技日?qǐng)?bào)訊 （記者陳曦 通訊員趙暉）記者8月13日從天津大學(xué)獲悉，該校王漢杰、劉奪團(tuán)隊(duì)與西北農(nóng)林科技大學(xué)杜濤峰團(tuán)隊(duì)合作，成功構(gòu)建“可吞服光電子膠囊—工程菌雙向交流系統(tǒng)”，為腸道健康監(jiān)測(cè)與疾病治療開辟了新路徑。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·微生物學(xué)》上。

據(jù)介紹，腸道內(nèi)棲息著數(shù)以億計(jì)的微生物，其組成和活動(dòng)與人體健康密切相關(guān)。但由于腸道環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)檢測(cè)和調(diào)控手段難以精準(zhǔn)捕捉菌群的實(shí)時(shí)狀態(tài)。此次研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可吞服光電子膠囊，如同“智能潛水艇”深入腸道，可通過光學(xué)信號(hào)實(shí)現(xiàn)與工程菌的雙向交流。

處于炎癥狀態(tài)的腸道細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生異常高濃度的一氧化氮，并在腸道中很快轉(zhuǎn)化為硝酸根，因此硝酸根可以作為一種腸炎標(biāo)志物。研究團(tuán)隊(duì)改造工程菌使其一旦“感受”到硝酸根便會(huì)發(fā)光，膠囊的光電傳感器將工程菌發(fā)出的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)無線傳輸至手機(jī)客戶端，顯示菌群的實(shí)時(shí)狀態(tài)。此外，膠囊還可通過LED發(fā)出綠光指令，調(diào)控工程菌表達(dá)抗炎蛋白等治療物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)炎癥的精準(zhǔn)干預(yù)。

在豬腸炎模型實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)能比傳統(tǒng)檢測(cè)方法提前1—2天捕捉到腸炎信號(hào)，且通過遠(yuǎn)程調(diào)控工程菌可有效緩解炎癥。這項(xiàng)技術(shù)構(gòu)建了新型“菌—機(jī)接口”，為實(shí)現(xiàn)“人—機(jī)—菌交互”、推動(dòng)智能化疾病診療奠定了基礎(chǔ)。

該成果為腸道微生物研究提供了全新工具，未來結(jié)合人工智能和云技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)腸道健康的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)調(diào)控，為腸炎等疾病的治療開辟新途徑。