Датчик со светящимися бактериями поможет обнаружить кровотечение в кишечнике

Американские исследователи создали глотаемый датчик, который в реальном времени отслеживает наличие крови в кишечнике и передает данные на смартфон. В его основе лежат генетически модифицированные бактерии, которые люминесцируют в присутствии искомых веществ, а также фотодетектор, регистрирующий это излучение и передающий данные на антенну, рассказывают разработчики в журнале Science.

Изучение состояния кишечника позволяет на ранней стадии выявить как его заболевания, такие как рак кишечника, так и заболевания других частей желудочно-кишечного тракта. Например, таким образом можно изучать усвоение еды человеком. Но обычно эти исследования проводятся с помощью эндоскопа, который приносит заметные неудобства пациенту, а также может влиять на собираемые данные и плохо подходит для продолжительных по времени исследований.

Исследователи под руководством Тимоти Лу (Timothy Lu) из Массачусетского технологического института создали компактный глотаемый датчик, способный определять наличие определенных веществ в кишечнике и в реальном времени передавать собираемые данные. Интересно, что разработчики использовали гибридную систему, в которой датчик веществ состоит как из электроники, так и из специальных бактерий. Для этого они модифицировали бактерию кишечной палочки, создав в ней синтетическую биологическую схему. Она люминесцирует в ответ на присутствие гема, который выступает в качестве маркера кровотечения в кишечнике. Эти бактерии располагаются в небольшой камере, изолированной с помощью полупроницаемой мембраны, возле которой установлены фотодетекторы.

После того, как капсула с датчиком оказывается в среде с веществом-маркером, оно проникает в камеру с бактериями, а излучаемый ими свет регистрируется датчиками. После этого показания датчиков передаются для анализа на внешнее устройство, например, смартфон или компьютер.

Исследователи протестировали прототип устройства на мышах, вызвав у них внутрикишечное кровотечение. Датчик смог определить 18-кратное увеличение светимости бактерий по сравнению с контрольной группой мышей. Кроме того датчик протестировали на свиньях, предварительно введя в их пищеварительный тракт кровь. В этих условиях датчик также смог определить многократное увеличение светимости бактерий.

Недавно австралийские исследователи испытали на людях похожий датчик веществ в кишечнике. Он использует датчик газа и теплопроводности для измерения концентрации углекислого газа, водорода и кислорода. Во время испытаний разработчики смогли обнаружить различия в принимаемой людьми пище по концентрации газов.

Григорий Копиев