炎症性肠病（IBD），包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，涉及胃微生物群落（GI）慢性炎症，这会削弱黏膜屏障，导致通透性增加。这种“肠漏”允许有害物质穿透肠壁，加剧症状并加速疾病进展。现有的诊断工具，如内窥镜和活检，具有侵入性和局限性，无法提供实时的黏膜完整性信息。非侵入性的分子探针通常过于宽泛，无法捕捉到局部炎症区域。因此，迫切需要创新工具来连续监测胃微生物群落黏膜功能，提供及时且具体的数据。
马里兰大学团队开发了一种新的解决方案：一种可吞咽的生物阻抗传感胶囊，设计用于无线监测胃微生物群落黏膜完整性。该研究于2025年2月7日发表在《微系统与纳米工程》杂志上（DOI: 10.1038/s41378-025-00877-8），详细介绍了该设备通过一个涂有导电聚合物PEDOT:PSS的柔性四探针传感器，能够检测黏膜通透性的变化——这是早期微生物群落健康的一个指标。这一进步使得设备在胃微生物群落不可预测的环境中具有高灵敏度和稳定性。
该设备使用电化学阻抗谱（EIS）技术跟踪组织通透性的变化，并通过蓝牙实时发送数据。在实验中，它成功地区分了健康的和受损的组织，例如从猪和小鼠结肠标本中提取的组织。研究表明，该设备可以检测由紧密连接扩张引起的黏膜通透性细微变化，这是IBD的一个常见特征。最佳测量频率为10.5 kHz，提供了高灵敏度和稳定性，确保即使是轻微的炎症也能被检测到。此外，该设备还通过无线传输阻抗数据，并触发板载LED指示通透性变化——这对于实时诊断非常重要。
“这项技术代表了胃微生物群落诊断领域的一大进步，”该研究的共同作者Reza Ghodssi博士说。“能够以非侵入性的方式连续监测黏膜屏障完整性，可能会彻底改变我们对IBD等疾病的诊断和管理方式。”
展望未来，这种创新的生物阻抗传感设备有望改变胃微生物群落疾病管理的格局。通过提供连续、非侵入性的黏膜屏障完整性监测，它相比传统方法提供了更精确和及时的信息。这可能有助于早期发现IBD等疾病，从而实现更个性化和有效的治疗。进一步的研究将集中在优化设备以进行更广泛的临床应用，并进行试验以验证其在患者群体中的有效性。在未来，它甚至可能扩展到其他胃微生物群落疾病的应用，进一步改善患者的预后。
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