在深海环境中,珊瑚通过复杂的多孔结构孕育多样化的微生物群落。受此启发,纽约大学塔登工程学院及阿布扎比分校(NYUAD)团队研发出名为CORAL(细胞有序重复晶格)的可吞服胶囊,这种革命性装置能被动捕捉人体最难触及的小肠菌群。
由生物医学工程副教授Khalil Ramadi领导的团队在《Device》期刊发表的研究显示,这种珊瑚仿生装置相比传统粪便样本,能提供更完整的小肠细菌图谱。Ramadi指出:"粪便样本主要反映大肠菌群,而小肠作为人体最大的黏膜表面,聚集着参与代谢与免疫的特殊菌群,其独特性对疾病研究至关重要。"
该装置采用三周期极小曲面(TPMS)数学模型构建迷宫式微孔结构,孔径精准优化以捕获细菌同时确保安全通过消化道。与依赖电子元件的现有设备不同,CORAL通过单次3D打印成型,无活动部件且无需电源,特殊涂层确保其仅在抵达小肠后启动采样。
动物实验表明,CORAL采集的样本中乳酸杆菌等有益菌丰度显著高于粪便样本,这种偏好性采样有助于研究上消化道低pH环境中的菌群特性。研究共同通讯作者、NYUAD生物副教授Aashish Jha强调:"该技术填补了微生物组研究的关键空白,为疾病早期检测和靶向治疗提供全新可能。"
该研究团队正推进临床转化,计划通过阿布扎比卫生部门及StartAD健康创新计划进行商业化。下一步需开发胶囊回收技术(如磁性检测)并完成安全性验证,最终将装置尺寸优化至常规药丸规格。这项突破性研究标志着肠-脑轴研究的前沿进展,为开发"电子药物"开辟了新路径。
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