Trenden i dag kan være bærbar teknologi, men et forskerteam i Melbourne, Australia prøver å gjøre store fremskritt med den spiselige sorten. Denne uken ga Kourosh Kalantar-zadeh og kollegene ved RMIT University ut en artikkel i Trends in Biotechnology som beskriver potensialet for spiselige elektroniske kapsler for å gi nøyaktige målinger av tarmgasser. Slike teknologier, hevder de, vil tilby dypere, sanntidsinnsikt i gassenes aktiviteter inne i kroppen og deres mistenkte forhold til visse sykdommer.
Relatert innhold
- Du vil ikke engang vite om alt det som lever på øyeeplet
Fordøyelsessystemet vårt er mer enn bare indre organer på jobb. Vi trenger også tarmmikrobiomet vårt, et helt økosystem med forskjellige bakterier som hjelper til med å bryte ned maten vi spiser via gjæring. Selv om noen av tarmgassene vi slipper ut skyldes svelget luft, skapes andre når forskjellige bakterier som utgjør mikrobiomet metaboliserer stoffer i tarmen.
Noen studier antyder at visse gasser kan være nyttige markører for en persons helsetilstand. For eksempel produserer sulfatreduserende bakterier hydrogensulfid, som har blitt koblet med irritabelt tarmsyndrom. Det er også gjort sammenhenger mellom tilstedeværelsen av noen tarmgasser og inflammatorisk tarmsykdom og tykktarmskreft. Hvis disse gassene kan oppdages og overvåkes nøyaktig, kan informasjonen bidra til å styrke forskningen på årsakene til disse sykdommene.
"Den menneskelige tarms effekt på mage- og tarmsykdommer bruker en betydelig del av utgiftene til helsehjelp hvert år over hele verden, " bemerker Kalantar-zadeh, og understreker sin nye tilnærming som en kostnadseffektiv måte å hjelpe med å dechifisere tarms påvirkning på den generelle helsen. Stanford-professor og mikrobiolog David Relman er enig: "Generelt er muligheten til å overvåke mikrobielle samfunnsfunksjoner, eller økosystemtjenester, i tarmen et kritisk behov og vil kunne gi betydelig forståelse for vår virksomhet."
I dag kan gasser produsert av tarmen mikrobiome måles ved hjelp av en ekstern enhet som en Breathalyzer. Imidlertid går en betydelig del av dataene tapt i prosessen, fordi gasser blir absorbert eller diffundert før individet til og med har en sjanse til å puste ut. En annen teknikk involverer å analysere fekalt materiale, som står overfor lignende utfordringer gitt tidsforsinkelsen involvert, sammen med vanskeligheten med å koble datapunkter om en gass tilstedeværelse med eksakte steder i fordøyelseskanalen, forklarer Lawrence David, en adjunkt som studerer mikrobiomer ved Duke.
Kalantar-zadeh ønsket å se etter en direkte metode som potensielt kunne gi mer presise, omfattende målinger.
Analysen hans landet på to strategier: fekal fermenteringssystemer og spiselige gass kapsler. I den første metoden inkuberes fekalt materiale under forhold som simulerer dem fra tykktarmen. Avføringen inneholder bakterier fra tarmen, så gjærende den etterligner typene reaksjoner som finner sted i kroppen. Den andre er den klart mest direkte prøvetakingsmetoden - å bringe laboratoriearbeidet rett inn i tarmen ved hjelp av en elektronisk pille.
"De to praksisene er ikke-invasive, og i sammenligning med relevante metoder, er de mye mer nøyaktige, ettersom de tar gassprøvene der de blir produsert, " sier Kalantar-zadeh.
En illustrasjon av hvordan en elektronisk gassporringskapsel kan se ut. (Kourosh Kalantar-zadeh) Gassovervåkningskapslene, som er beregnet av Kalantar-zadeh til å koste mindre enn 10 dollar per stykk, ser ut som tabletter som pasienter kan svelge. Inkludert i hver kapsel er to viktige komponenter: en sensor som overvåker tilstedeværelsen av forskjellige tarmgasser og et batteri for å tjene som strømforsyning. Nyere utvikling innen teknologi har ført til gasssensorer som er mindre enn 10 millimeter lange. Sensoren er koblet til en mikroprosessor og en trådløs sender som overfører dataene til en ekstern opptaker.
Elektronikken er innkapslet i et ugjennomtrengelig kapselskall som tåler den høye fuktigheten i tarmen, men med en gassgjennomtrengelig membran nær sensoren. Sensorene tapper store mengder energi fordi de arbeider ved høye temperaturer, så Kalantar-zadeh mener litium-ion-batterier er den optimale energikilden på grunn av høyspenning og ladekapasitet.
Kapslene bygger på mikroteknologi som er etablert av sårbare pH-, trykk- og temperatursensorer som SmartPill og endoskopiske kameraer som pasienter kan svelge for å ta bilder av fordøyelseskanalen. Hvor lang tid hver gasskapsel vil forbli inne i kroppen er avhengig av hvor raskt en persons fordøyelseskanal opererer, alt fra en til flere dager, sier Kalantar-zadeh. Sammen med samarbeidspartnere ved University of Melbourne, Monash University og CSIRO tester teamet hans for tiden pilleprototyper på griser. De tar sikte på å publisere disse resultatene snart, og håper deretter å få godkjenning for kliniske studier med mennesker.
Gelman og David er begge begeistret over utsiktene til denne teknologien, sammen med det vell av data den til slutt kan samle inn. Å samle en kritisk masse informasjon er et viktig neste skritt for å få en solid forståelse av innvirkningen tarmgassene har på helsemessige forhold og behandlinger, bemerker de.
"Klinisk verktøy vil kreve mye mer data og innsikt om hvilke komponenter som korrelerer med og forutsier økosystemhelse og sykdom, " sier Relman.
