Алтернатива на колоноскопията: Капсула събира проби от стомашно-чревния тракт

Учени от университета „Purdue“ са открили алтернатива на познатата колоноскопия. Необходимо е пациентът само да погълне специална капсула. За разлика от традиционната процедура за изследване на стомашно-чревния тракт с използването на камера за наблюдение, новото изобретение ще може да събира проби, докато е в тялото на човека. Капсулата може да се придвижва не само през колона (част от дебелото черво), но и през целия стомашно-чревен тракт (СЧТ).

В него, освен колонът, се включват още устата, хранопроводът, стомахът, панкреасът, черният дроб, жлъчният мехур, тънките черва и ректумът. С други думи, устройството ще прави обследване на червата.

Рахим Рахими, асистент по Инженеринг на материалите към университета „Purdue“, пояснява, че до този момент е било невъзможно да се вземат проби за бактерии от червата, което е основната задача на екипа.

Недостатъците на колоноскопията и другите начини за изследване на червата

Откритието представлява капсула, наподобяваща хапче, която се придвижва свободно през червата и няма нужда от батерия. На пазара вече съществува вариант на колоноскопия с помощта на хапче и той наистина позволява да се обследват участъци на дебелото черво, които стандартната колоноскопия не може. Но и двата метода не могат да вземат проби.

Рахими уточнява, че в случай на кървене колоноскопията или използването на хапче не могат да продължат да изследват участъка. Досега беше възможно да се вземе проба от бактерии само във фекалиите. Проблемът е, че самите бактерии могат да бъдат най-различни, в различните части на стомашно-чревния тракт. Експертът смята, че новаторският подход може да се окаже много полезно допълнително изследване.

Цената на капсулата за отбиране на проби от бактерии е много ниска според него. Тя би струвала около долар.

На този етап Рахими и колегите му тестват изобретението си върху прасета, които са със сходен на човешкия стомашно-чревен тракт. Демонстрация на прототип бе направена в научното списание за химични постижения „RSC Advances“.

3-D принтирана капсула от смола

Екипът изработва капсулата от смола на 3-D принтер. Същата смола се използва при зъбни отливки или импланти, така че е напълно безопасна и нетоксична. Ще е необходима единствено лека модификация, която да улесни нейното поглъщане от човек.

Капсулата е покрита с 3D-принтирана акрилна, биоразградима обвивка, която под влиянието на pH на определено черво се разтваря. Във вътрешността й има бързоабсорбиращ хидрогел, като този използван в бебешките еднократни пелени. Той се разширява и поема от течността в червото, която съдържа бактерии. При определено налягане и когато пробовземането приключи, тя отново се „затваря“.

Експертите вече са тествали прототипа в разтвор, почти идентичен с флората на чревните бактерии в стомашно-чревния тракт. Те се застраховат и правят допълнителни тестове, за да са сигурни, че капсулата може да запази взетата проба при различни условия на заобикалящата среда. Проведените от тях изпитания до момента доказват, че тя би могла да вземе проба от чревни бактерии, например Ешерихия коли, в рамките на час. В човешкото тяло капсулата преминава през целия стомашно-чревен тракт и се изхвърля заедно с изпражненията. Тогава медицинското лице трябва да извади капсулата, да я отвори със завъртане и да изследва отбраните бактерии. 

Рахим Рахими вярва, че тяхното откритие разкрива нови хоризонти за изследването на видовете бактерии, живеещи в червата. А тяхното изследване означава и по-адекватно лечение на различни заболявания.  Изследователският център в Пърдю вече е подал документи за получаване на патент.

Изследване на целия стомашно-чревен тракт

Интестиналната микробиота е тясно свързана с проблеми като затлъстяване, диабет и други неврологични заболявания. Вземането на проби от човешкия микробиом е в основата на изследването и лечението на различни болести. Конвенционални методи за вземане на проби като ендоскопия или колоноскопия са инвазивни и не могат да достигнат тънките черва. Това е и причината експертите да разработят капсулата от смола, която дори няма нужда от батерия и, най-важното – може да вземе проби по цялата дължина на стомашно-чревния тракт. Така специалистите ще могат да докажат важната роля на храненето върху метаболизма и общото здраве на човека.