可吞服的膠囊感測器：有利於研究和檢查腸道健康！

導讀

澳大利亞皇家墨爾本理工大學（RMIT）的科研人員開發出一種可吞服的氣敏膠囊。該膠囊的首次人體試驗成果有望徹底變革腸道疾病的預防和診斷方法。

背景

在筆者之前介紹的眾多前沿創新技術中，醫療電子設備佔據著非常重要的地位，例如：植入式的醫療設備、可穿戴的醫療設備等等，還有一種類型的醫療設備也非常引人關注，它就是：可攝取的醫療設備。

這種類型的設備包括：可吞服的內窺鏡、胃起搏器、給葯器等等。相比於傳統的胃鏡腸鏡等用於消化道檢查的醫療設備，它們具有小巧、廉價、微創、便捷等優勢。

美國麻省理工學院在可攝取的醫療設備方面的研究特別引人注意。例如：

• 可吞服的麥克風硅酮膠囊：它可以採集心跳聲和肺部聲音等音頻信息，從而檢測心率和胃腸道內的呼吸。

（圖片來源: Albert Swiston/麻省理工學院林肯實驗室）

• 由胃酸提供能量新型電池：它可以為小型醫療感測器或給葯設備供電，並可在腸道內長時間駐留。

（圖片來源：麻省理工學院）

• 可以被捲起并吞食的柔性感測器：它在被人體攝取之後，可粘附於胃壁和腸壁，測量消化道的節奏性收縮。

（圖片來源：麻省理工學院）

• 微型的摺紙機器人：可以從一個可吞咽的膠囊中打開，並通過外部磁場控制，在胃壁上爬動，用於移除誤吞服的紐扣電池或者修復傷口。

（圖片來源：Melanie Gonick/MIT）

創新

今天，我們再介紹一項在可吞服設備方面具有突破性意義的創新成果。

澳大利亞皇家墨爾本理工大學（RMIT）的科研人員開發出一種可吞服的氣敏膠囊。該膠囊的首次人體試驗成果有望徹底變革腸道疾病的預防和診斷方法。研究人員通過它揭示出之前從未被觀察到的人體機制，可能包括新型免疫系統。

（圖片來源：Peter Clarke/RMIT University）

技術

這種可攝取的膠囊（大小如同維生素藥丸一般）能夠實時檢測腸道氣體：氫氣、二氧化碳、氧氣，並將這些數據發送至手機。

（圖片來源：參考資料【2】）

研究團隊領導人和膠囊的發明者 Kourosh Kalantar-zadeh 教授表示，這項試驗表明：人體的胃部使用一種氧化劑與腸道中的外來物體作鬥爭。

Kalantar-zadeh 說：「我們發現胃部釋放出氧化劑物質，分解和打敗外來的化學成分，這些成分停留在胃中的時間比平時更長。這代表了一種抵抗外來物體的胃部保護系統。這樣的免疫機制之前一直未被報道過。」

這次試驗中另外一個前所未有的觀察就是：結腸中可能含有氧氣。

Kalantar-zadeh 表示：「這項試驗顯示，在超高纖維膳食後，腸道中會出現高濃度的氧氣。它否定了腸道中一直沒有氧氣的老信條。這條新信息將幫助我們更好地理解衰竭性疾病，例如腸癌的發生。」

7位具有低纖維和高纖維膳食的健康人參與這些試驗。研究顯示：膠囊準確地顯示出食物開始發酵，突出了它們在消化和普通腸道健康方面用於臨床檢測的潛力。

試驗也顯示：膠囊為測量胃中的微生物活動，提供了更加有效的途徑，這是判斷腸道健康的一條重要途徑。

Kalantar-zadeh 表示：「之前，我們必需依賴於糞便樣本或者手術，取樣和分析腸道中的微生物。但是，這意味著測量它們的時候，它們並不能真正反映出腸道微生物活動。而我們的膠囊能夠為微生物活動的測量，提供一種非侵入式的方法。」

現在，膠囊已經成功通過人體試驗，研究團隊正在尋求商業化這項技術。

合作發明者 Kyle Berean 博士表示：「這些試驗顯示膠囊完全安全，沒有滯留。我們的可攝取的感測器為從營養吸收不良到腸癌的許多腸道疾病，提供一種潛在的診斷工具。這是一個好消息，未來許多人將會減少選擇使用侵入式操作。我們與 Planet Innovation 和創辦了一家稱為『Atmo Biosiences』的公司，並將產品推向市場。這將導致第二階段的人體試驗，並幫助籌集資金，以便將這種安全且具有革命性意義的腸道監測和診斷設備，發放給患者和醫學專業人員。」

價值

這項新技術和新發現將改變全球五分之一人口的遊戲規則，這些人在他們的有生之年忍受著胃腸道疾病的痛苦。同時，這項新技術也將減少例如腸鏡檢查之類的侵入性操作的使用。

關鍵字

醫療、感測器、癌症

參考資料

【1】https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2018/jan/swallowable-sensors-reveal-gut-health-mysteries

【2】Kourosh Kalantar-Zadeh, Kyle J. Berean, Nam Ha, Adam F. Chrimes, Kai Xu,
Danilla Grando, Jian Zhen Ou, Naresh Pillai, Jos L. Campbell, Robert
Brklja?a, Kirstin M. Taylor, Rebecca E. Burgell, Chu K. Yao, Stephanie
A. Ward, Chris S. McSweeney, Jane G. Muir, Peter R. Gibson. A human pilot trial of ingestible electronic capsules capable of sensing different gases in the gut. Nature Electronics, 2018; 1 (1): 79 DOI: 10.1038/s41928-017-0004-x

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