Инновационная электронная капсула, предназначенная для измерения содержания газов внутри кишечника, прошла первый этап клинических испытаний на людях. Такая "пилюля" потенциально является мощным инструментом для мониторинга здоровья человека (и диагностирования, например, непереносимости лактозы). Но также она может помочь учёным пересмотреть подход к постановке диагнозов при желудочно-кишечных заболеваниях.

Большое сообщество бактерий, живущих внутри желудочно-кишечного тракта человека, по мере взаимодействия с непереваренными кусочками пищи создают разнообразные газы. Водород, углекислый газ, азот и кислород производятся в различных количествах, и, как известно, они вызывают много неприятных симптомов, связанных с синдромом раздражённого кишечника (СРК).

Проглатываемый датчик предлагает совершенно новый взгляд на работу желудочно-кишечного тракта человек Так, авторы работы из Мельбурнского королевского технологического университета (Австралия) выявили новые, ранее не зафиксированные, иммунные механизмы.

Разработанное устройство проходит через пищеварительный тракт, попутно измеряя концентрации кишечных газов. Капсула длиною 2,6 сантиметра и диметром 1,1 сантиметра содержит датчики водорода, кислорода и углекислого газа. Концентрация последних может варьироваться, поскольку микробы разрушают соединения в нашей пище и выделяют различные побочные продукты.

Внутри капсулы спрятаны два сенсора газов, датчик температуры, микроконтроллер, радиочастотный передатчик и батарейки на основе оксида серебра.

В исследовании принимали участие шесть здоровых человек, питавшиеся продуктами с высоким или низким содержанием клетчатки. Оказалось, что датчик смог точно определить концентрацию водорода, углекислого газа и кислорода в режиме реального времени – по мере того как капсула проходила через организм.

После того как испытуемые проглатывали капсулу, она начинала передавать сигналы портативному устройству примерно каждые пять минут. Последнее, в свою очередь, использует Bluetooth, чтобы отправлять данные на приложение в смартфоне.

Капсула вышла из организма примерно через один-два дня после проглатывания.

"Мы обнаружили, что желудок выделяет окисляющие химические вещества, чтобы расщеплять и разрушать чужеродные соединения, которые остаются в нём дольше обычного, — говорит ведущий автор исследования Курош Калантар Заде (Kourosh Kalantar Zadeh). – Это может быть системой защиты желудка от инородных объектов. О таком иммунном механизме ранее никогда не сообщалось".

До сих пор медикам было очень трудно измерять уровень кишечных газов. Такие методы, как анализ дыхания или использование вставной трубки, были слишком инвазивны и не очень точны. Новый же датчик предоставит медикам полную картину производства газов внутри кишечника. Кроме того, устройство предлагает совершенно новый способ анализа активности микробиоты человека.

"Ранее нам приходилось полагаться на образцы фекалий или хирургию, чтобы взять пробу и проанализировать состав микробов в кишечнике, — говорит Калантар Заде. – Но это означало, что мы измеряем их, когда они уже не являются истинным отражением состояния микробиоты. Наша капсула предлагает неинвазивный метод измерения активности микробиоты".

Уже проведены первые клинические испытания, продемонстрировавшие, что сенсоры в капсуле безопасны и работают в организме людей эффективно. Показания капсулы отражают изменения уровней ферментации в кишечнике и скорость прохода пищи через организм.

"Испытания показали наличие высоких концентраций кислорода в толстой кишке, когда человек съедал большое количество клетчатки. Это противоречит прежнему убеждению в том, что толстая кишка всегда свободна от кислорода. Новая информация может помочь людям лучше понять, как истощают организм такие заболевания, как рак толстой кишки", — говорит учёный.

В настоящий момент специалисты намерены провести вторую фазу исследований. Авторы работы считают, что полученные данные в конечном итоге можно будет использовать для разработки персонализированных рекомендаций по здоровому рациону (новая тенденция в медицине и не только). Также новинка пригодится в диагностике проблем с пищеварением. Более того, в будущем такие сенсоры могли бы заменить некоторые инвазивные процедуры, колоноскопию, например.

Результаты исследования представлены в научном издании Nature Electronics.

Источник: vesti.ru