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科技日?qǐng)?bào)北京12月6日電 （記者張夢(mèng)然）美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校工程學(xué)院研究人員開(kāi)發(fā)了一種無(wú)電池、藥丸狀可吞服生物傳感系統(tǒng)，旨在對(duì)腸道環(huán)境進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。發(fā)表在《自然·通訊》雜志上的該技術(shù)有望開(kāi)啟人們對(duì)腸道代謝物組成的新認(rèn)識(shí)，這對(duì)人類的整體健康有重大影響。
這種可吞服的生物燃料驅(qū)動(dòng)傳感器就像“智能藥丸”，有助于進(jìn)入小腸，監(jiān)測(cè)葡萄糖水平并產(chǎn)生連續(xù)的測(cè)量值，這些數(shù)據(jù)是跟蹤整體胃腸道健康的重要組成部分，也是研究營(yíng)養(yǎng)、診斷和治療各種疾病、預(yù)防肥胖等的主要因素。
在實(shí)驗(yàn)中，智能藥丸在吞服后14小時(shí)內(nèi)持續(xù)監(jiān)測(cè)豬小腸中的葡萄糖水平，每5秒測(cè)量一次，持續(xù)2—5個(gè)小時(shí)。目前的智能藥丸長(zhǎng)2.6厘米，直徑0.9厘米。研究人員還計(jì)劃將其變得更小，以便人類能容易吞咽。
目前，對(duì)胃和腸道內(nèi)的液體采樣的方法是進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，由醫(yī)生將一根導(dǎo)管插入患者喉嚨并進(jìn)入胃腸道。新技術(shù)將超低功耗電路和無(wú)線技術(shù)與葡萄糖動(dòng)力燃料電池、尖端電化學(xué)傳感相結(jié)合，使科學(xué)家能更好地了解小腸環(huán)境的變化在健康和疾病中所起的作用。
與舊方法相比，智能藥丸中的生物傳感器可獲得連續(xù)的數(shù)據(jù)讀數(shù)。團(tuán)隊(duì)將傳感器集成到一個(gè)電路中，進(jìn)行能量收集、生物傳感和無(wú)線遙測(cè)。智能藥丸是一個(gè)平臺(tái)，還可用于開(kāi)發(fā)研究小腸微生物組的新方法。
智能藥丸或帶來(lái)更簡(jiǎn)單、更便宜的小腸監(jiān)測(cè)方法，節(jié)省大量成本，而且其不使用電池，供電的無(wú)毒燃料系統(tǒng)靠腸道中的葡萄糖運(yùn)行。這種葡萄糖生物燃料電池可在運(yùn)行期間獲取電力，同時(shí)測(cè)量不斷變化的葡萄糖濃度。
到目前為止，小腸數(shù)據(jù)記錄只在豬身上進(jìn)行過(guò)，豬的胃腸道大小與人類相似。在這些實(shí)驗(yàn)中取得了有希望的結(jié)果后，研究人員計(jì)劃增加藥丸中可用的傳感器數(shù)量，以監(jiān)測(cè)腸道中更多化學(xué)參數(shù)。他們還計(jì)劃進(jìn)一步小型化傳感器和電子電路，以匹配目前智能藥丸市場(chǎng)上的產(chǎn)品。
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