在人体中，胃肠道（GI）起着至关重要的屏障作用。它阻挡有害物质，保护器官免受感染和疾病。一个强健的黏膜层，包括细胞之间的紧密连接，有助于控制进入血液的东西。但当这个屏障减弱时，后果可能非常严重。
慢性疾病如炎症性肠病（IBD）通常始于受损的黏膜屏障。这会导致“漏肠”，细菌、毒素和未消化的食物会渗入体内，引起炎症并加重疾病。然而，目前用于监测这种屏障的工具存在局限性。大多数依赖于侵入性方法，如内窥镜或活检。这些方法无法监测整个胃肠道或提供实时更新，也无法捕捉到早期变化。
对更好胃肠道监测的需求
医生和研究人员长期以来一直在寻找更好的工具。现有的实验室技术，如测量跨上皮电阻（TEER），只能在受控环境中使用，无法在食道以外的体内使用。成像工具往往过于宽泛，会错过小的或隐藏的问题区域。
这就是这项突破的意义所在。一组工程师和科学家开发了一种新的非侵入性设备。它小巧、智能且功能强大。你只需像吃药一样吞下它。一旦进入体内，它就开始无线和连续地监测你的胃肠道黏膜屏障的健康状况。
“这项技术代表了胃肠道诊断领域的一个重大进步，”首席研究员之一Reza Ghodssi博士说。“能够以非侵入性方式持续监测黏膜屏障完整性，可能会彻底改变我们诊断和管理IBD等疾病的方式。”
设备的工作原理
这种新设备被称为无线生物阻抗感应胶囊。它通过蓝牙发送有关您肠道健康的实时数据。它是通过测量生物阻抗来实现这一点的，即组织对电流的阻力。当黏膜屏障变弱时，这种阻力会发生变化。
研究团队为此任务设计了一个灵活的四探针传感器。他们用一种特殊的导电聚合物PEDOT:PSS涂覆传感器。这有助于设备检测到即使是微小的渗透性变化。在体内，由于运动和流体可能导致噪声，这种涂层还有助于确保读数的准确性。
该胶囊采用蓝牙而不是笨重的电线，并且还有一个小型LED灯，在检测到黏膜通透性变化时会亮起。这有助于研究人员——最终是医生——知道问题何时何地开始。
为了验证设计，研究团队在猪和小鼠的切除肠道上进行了测试。在一项研究中，他们将小鼠结肠组织暴露于钙螯合剂，这是一种削弱紧密连接的化合物。正如预期的那样，该设备检测到了变化，显示健康组织和受损组织的生物阻抗水平不同。
该传感器在10.5 kHz频率下特别敏感，使其能够捕捉到轻微的炎症——这是早期诊断的关键进展。
超越实验室的好处
这种胶囊之所以与众不同，是因为它可以在内窥镜无法到达的深部工作。它提供了一种安全且非侵入性的方式来检查肠道黏膜的健康状况。最重要的是，它提供连续的数据，而不仅仅是手术过程中的快照。这可能会改变医生跟踪克罗恩病或溃疡性结肠炎等疾病的方式。
炎症性肠病影响着全球数百万人。仅在美国，就有近310万成年人患有IBD。护理成本不断增加，尤其是在诊断较晚或治疗效果不佳时。实时肠道监测可以降低这些成本并改善治疗结果。
目前，许多患者依靠症状来报告病情发作。但症状并不总是准确反映黏膜屏障的状态。有了这种新设备，医生可以看到内部真正发生的情况，并迅速调整护理方案。
该传感器还可能用于临床试验，以跟踪新药物的效果。借助它，科学家可以实时获得更清晰的数据，而无需重复操作。
展望未来
胶囊的开发仍处于早期阶段。未来的步骤将包括使胶囊更小并改进其传感器。在广泛可用之前，还需要进行人体临床试验。但前景是光明的。
随着时间的推移，该设备甚至可以帮助诊断其他胃肠道问题，如感染、食物过敏或某些癌症。随着技术的进步，传感器还可以与治疗工具结合——直接向受影响区域输送药物，同时测量组织的反应。
将来，医生可以像人们现在使用健身追踪器或血糖监测仪一样使用这种设备。它可以让IBD患者及早发现症状并更快采取行动。
小设备，大影响
这项突破之所以如此重要，是因为它既提供了精确性又提供了舒适性。它避免了侵入性工具带来的痛苦和压力。它还填补了医学知识的一个重大空白。在此之前，没有一种方法可以在体内持续、非侵入性地监测肠道屏障功能。
现在，科学终于有了一种工具，可以将实验室级别的监测带入肠道本身。Ghodssi博士总结得最好：“能够以非侵入性方式持续监测黏膜屏障完整性，可能会彻底改变我们诊断和管理IBD等疾病的方式。”
从实验室到家庭，这种胶囊可能很快就会帮助人们以全新的方式掌控他们的肠道健康。
研究结果发表在《自然·微系统与纳米工程》杂志上。
(全文结束)
