مجله درمان سرا

حسگر کپسولی باکتری نظارت بر سلامت روده

حسگر کپسولی باکتری نظارت بر سلامت روده
نظارت بر سلامت روده با حسگر کپسولی باکتری

باکتری هایی که برای شناسایی مولکول های خاص مهندسی شده اند، روی سنسور طراحی شده سفارشی قرار می گیرند که به یک ریزپردازنده متصل می شود و اطلاعات حسی را به سیگنال بی سیم تبدیل می کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، دانشمندان در همه حال به دنبال پی بردن به روابط پیچیده و هم زیستی همه ما با باکتری ها هستند. این باکتری ها هستند که ما را بیمار می کنند و سلامتی ما را حفظ می کنند. اثرات باکتری ها در زندگی روزمره غیرقابل انکار است.

اما اخیرا محققان شروع به مهندسی این میکروب های کوچک کرده اند تا برای ما کار کنند. باکتری های مهندسی شده برای انجام وظایف متنوعی از جمله شناسایی مواد سمی در محیط برای تشخیص التهاب در روده بزرگ ما، تنها آغاز یک زمینه پیشرفت علمی است که نحوه استخدام این کمک کننده های کوچک را به ما نشان می دهد.

در حال حاضر تیمی از محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک سیستم جدید "باکتری بر روی تراشه" ابداع کرده است که باکتری های مهندسی ژنتیکی شده را ترکیب می کند. این باکتری ها می توانند خونریزی روده را با یک مدار الکترونیکی که می تواند سیگنال را به صورت بی سیم به رایانه نزدیک خود ارسال کند، تشخیص دهد.

"تیموتی لو"، یکی از محققان این پژوهش می گوید: ما با ترکیب سنسورهای بیولوژیکی مهندسی شده همراه با مدار الکترونیکی کم مصرف و ارسال بی سیم می توانیم سیگنال های بیولوژیکی را در بدن و در زمان واقعی تشخیص دهیم و قابلیت های جدید تشخیصی را برای سلامت انسان فراهم کنیم.

برای شروع، تیم به طور ژنتیکی یک رشته باکتری پروبیوتیک "ای.کولی" را برای واکنش به حضور یک ترکیب شیمیایی موسوم به "heme" که یک ترکیب موجود در گلبول های قرمز خون است، طراحی کرد و نشان داده شد که می تواند یک نشانگر زیستی قابل اعتماد برای خونریزی داخلی باشد.

این باکتری های مهندسی شده با برخورد با "heme"، همچنین مقدار کمی نور از خود منتشر می کنند.

گام بعدی، ایجاد یک راه برای انتقال پیام این حسگرهای باکتریایی از داخل بدن و تبدیل سیگنال ها به داده های قابل انتقال مستقیم بود.

در نهایت یک کپسول با چهار دهانه ساخته شد که باکتری را نگه می دارد. مولکول های بدن از طریق غشا به داخل دهانه ها نفوذ می کنند و حضور "heme" باعث انتشار نور توسط باکتری ها می شود. این نور پس از انتشار، توسط ترانزیستور فوتونی زیر هر دهانه اندازه گیری می شود که به صورت بی سیم داده ها را به یک گوشی هوشمند یا رایانه متصل می کند.

"فیلیپ نادئو"، یکی از نویسندگان اصلی این تحقیق می گوید: ایده ما این بود که بسته های باکتریایی را در داخل دستگاه قرار دهیم. در این صورت سلول ها به دام افتاده و همراه دستگاه از معده عبور می کنند.

کل دستگاه در یک سیلندر کپسول شکل قرار گرفته است که حدود 1.5 اینچ(3.8 سانتیمتر) طول دارد.

نمونه اولیه دستگاه با یک باتری 2.7 ولت تأمین می شود که تخمین زده می شود تا 1.5 ماه قابل استفاده باشد. با این حال، نمونه های آینده می تواند به طور کامل خودکار باشد، همانطور که قبلا یک دستگاه بدون باتری تولید کرده اند که از اسید معده برق تولید می کند.

 

آزمایش های اولیه نشان داد که دستگاه با دقت، حضور خون در معده خوک ها را تشخیص داد.

محققان دو حسگر باکتری دیگر را ساخته اند که دیگر موارد استفاده بالقوه در آینده را نشان می دهد. یک حسگر، تیوسولفات را تشخیص می دهد که یک ترکیب مرتبط با شرایط التهابی است، در حالی که حسگر دیگر یک مولکول به نام "AHL" را تشخیص می دهد که یک نشانگر زیستی شناخته شده برای عفونت های دستگاه گوارش است.

محققان می گویند: بسیاری از کارهایی که ما در این پژوهش انجام دادیم مربوط به خون بود، اما احتمالا می توان باکتری ها را برای حس کردن هر چیزی و تولید نور در واکنش به آن، مهندسی و طراحی کرد.

گام بعدی در این پروژه، کاهش اندازه حسگر کپسولی و بررسی میزان زنده ماندن این سلول های بنیادی مهندسی شده است.

هدف این است که این حسگرها بتوانند چند هفته در دستگاه گوارش انسان باقی بمانند و سیگنال های متناوب را ارسال کنند که بلافاصله به پزشک اجازه می دهد شرایط مختلف را پیگیری و نظارت کند.

این تحقیق در مجله Science منتشر شده است