Današnji bi trend mogao biti nosiv s tehnologijom, no istraživački tim u Melbourneu u Australiji nastoji postići ozbiljne korake s raznolikošću koja se može konzumirati. Ovog su tjedna Kourosh Kalantar-zadeh i njegovi kolege sa Sveučilišta RMIT objavili rad u Trends in Biotechnology u kojem je iznio potencijal potencijalnog konzumiranja elektronskih kapsula radi preciznog mjerenja crijevnih plinova. Takve bi tehnologije, tvrde, ponudile dublji, u stvarnom vremenu uvid u aktivnosti plinova unutar tijela i njihove sumnjive veze s određenim bolestima.
Povezani sadržaj
- Ne želite čak ni znati o svim stvarima koje žive na vašoj očnoj jabučici
Naš probavni sustav je više od samo unutarnjih organa na poslu. Također nam je potreban mikrobiom crijeva, cijeli ekosustav raznolikih bakterija koje pomažu razgradnji hrane koju jedemo fermentacijom. Iako neki crijevni plinovi koje emitiramo nastaju uslijed gutanja zraka, drugi nastaju kada različite bakterije koje čine mikrobiom metaboliziraju tvari u crijevima.
Neke studije sugeriraju da određeni plinovi mogu biti korisni pokazatelji zdravstvenog stanja osobe. Na primjer, bakterije koje reduciraju sulfat stvaraju sumporovodik, koji je povezan sa sindromom iritabilnog crijeva. Uspostavljene su i veze između prisutnosti nekih crijeva i upalnih bolesti crijeva i raka debelog crijeva. Ako se ovi plinovi mogu točno otkriti i nadgledati, informacije bi mogle pomoći boljim istraživanjima uzroka tih bolesti.
"Učinak ljudskih crijeva na gastrointestinalne bolesti svake godine troši značajan dio izdataka za zdravstvenu zaštitu", napominje Kalantar-zadeh, ističući svoj novi pristup kao isplativ način pomaganja u dešifriranju utjecaja crijeva na cjelokupno zdravlje. Profesor i mikrobiolog iz Stanforda David Relman se slaže: "Općenito, sposobnost praćenja mikrobioloških funkcija u zajednici ili usluga ekosustava unutar crijeva je kritična potreba i mogla bi uvelike pridonijeti našem razumijevanju njihovih operacija."
Danas se plinovi proizvedeni mikrobiomom crijeva mogu mjeriti pomoću vanjskog uređaja slično kao Bhatalizator. Međutim, značajan dio podataka se gubi u procesu jer se plinovi apsorbiraju ili difuzuju prije nego što ispitanik uopće ima priliku izdahnuti. Druga tehnika uključuje analizu fekalne materije koja se suočava sa sličnim izazovima s obzirom na vremensko odmakanje, zajedno s poteškoćom povezivanja podataka o prisutnosti plina s točno određenim mjestima u probavnom traktu, objašnjava Lawrence David, docent, koji proučava mikrobiome kod Dukea.
Kalantar-zadeh krenuo je tražiti izravnu metodu koja bi potencijalno mogla dati preciznija, sveobuhvatnija očitanja.
Njegova analiza temeljila se na dvije strategije: fekalni fermentacijski sustavi i ingestibilne plinske kapsule. U prvoj se metodi fekalna tvar inkubira u uvjetima koji simuliraju stanje debelog crijeva. Izmet sadrži bakterije iz crijeva, pa fermentacijom oponaša vrste reakcija koje se odvijaju u tijelu. Druga je daleko najdirektnija metoda uzorkovanja - laboratorijskim radom donijeti ravno u crijeva pomoću elektroničke pilule.
"Dvije prakse su neinvazivne i u odnosu na relevantne metode mnogo su preciznije, jer uzimaju uzorke plina tamo gdje su proizvedeni", kaže Kalantar-zadeh.
Ilustracija kako može izgledati elektronička kapsula za praćenje plina. (Kourosh Kalantar-zadeh) Kapsule za nadzor plina, koje bi Kalantar-zadeh predviđala da koštaju manje od 10 dolara, izgledaju poput tableta koje pacijenti mogu progutati. U svakoj se kapsuli nalaze dvije ključne komponente: senzor koji nadzire prisutnost različitih crijevnih plinova i baterija koja služi kao izvor napajanja. Nedavna dostignuća u tehnologiji dovela su do plinskih senzora dugačkih manje od 10 milimetara. Senzor je spojen na mikroprocesor i bežični odašiljač koji prenose podatke na vanjski snimač.
Elektronika je smještena u nepropusnu školjku kapsule koja može podnijeti visoku vlažnost crijeva, ali s propusnom membranom u blizini senzora. Senzori troše velike količine energije jer djeluju na visokim temperaturama, pa Kalantar-zadeh smatra da su litij-ionske baterije optimalni izvor energije zbog visokog napona i kapaciteta punjenja.
Kapsule se grade na mikro tehnologiji koja je uspostavljena ingestibilnim senzorima pH, tlaka i temperature poput SmartPill-a i endoskopskim kamerama koje pacijenti mogu progutati kako bi snimili slike probavnog trakta. Dužina vremena kada bi svaka plinska kapsula ostala unutar tijela ovisi o brzini rada probavnog trakta, a kreće se od jednog do nekoliko dana, kaže Kalantar-zadeh. Zajedno s suradnicima na Sveučilištu Melbourne, Sveučilištu Monash i CSIRO, njegov tim trenutno testira prototipove tableta na svinjama. Cilj im je što prije objaviti ove rezultate, a potom se nadaju da će dobiti odobrenje za klinička ispitivanja s ljudima.
Gelman i David oduševljeni su izgledima ove tehnologije, kao i bogatstvom podataka koje bi u konačnici mogao prikupiti. Prikupljanje kritične mase informacija ključni je sljedeći korak za postizanje dobrog razumijevanja utjecaja crijevnih plinova na zdravstvene uvjete i liječenje, napominju.
"Klinička korisnost zahtijevat će puno više podataka i uvida s kojim komponentama je u korelaciji i predviđaju zdravlje i bolesti ekosustava", kaže Relman.
