Microsfere bacteriene magnetice pentru detectarea rapidă și noninvazivă a sângerărilor intestinale

Un studiu realizat la instituții de cercetare din Statele Unite și publicat în ACS Sensors a analizat eficiența unor microsfere ingerabile ce conțin bacterii capabile să identifice sângele prezent în tractul gastrointestinal. Studiul propune o metodă rapidă, noninvazivă și potențial accesibilă pentru diagnosticarea bolilor intestinale care implică sângerare.
Bolile intestinale precum colita sau cancerul colorectal afectează milioane de persoane și pot provoca sângerări interne ce necesită investigații rapide. Colonoscopia rămâne standardul actual de diagnostic, însă este percepută ca o procedură invazivă, necesită pregătire complexă și nu este întotdeauna acceptată de pacienți.

În acest context, echipele conduse de Ying Zhou, Bang-Ce Ye și Zhen-Ping Zou explorează dezvoltarea unor senzori bacterieni capabili să identifice biomarkeri precum hemina – un element ce indică prezența sângerărilor intestinale. Primele versiuni ale acestor biosenzori fuseseră limitate de degradarea în timpul digestiei și dificultatea recuperării lor ulterioare.

Despre studiu

Autorii au creat o platformă denumită MagGel-BS, o combinație între bacterii sensibile la hemină, particule magnetice și un înveliș protector din hidrogel de alginat. Scopul a fost obținerea unor „pilule” ingerabile care:

• supraviețuiesc procesului digestiv;
• detectează hemina și emit lumină ca semnal;
• pot fi colectate ușor din materiile fecale cu ajutorul unui magnet.

Microsferele au fost concepute ca structuri rezistente, în care alginatul acționează ca barieră fizică fără a împiedica accesul heminelor la bacteriile senzoriale. Testele in vitro au confirmat că noul înveliș crește de 10 ori viabilitatea bacteriilor în condiții similare stomacului și intestinului.

Rezultate

Testarea microsferelor în modele murine de colită

Microsferele au fost administrate oral la șoareci cu inflamație intestinală de severități diferite, precum și la animale sănătoase. Analiza a evidențiat trei rezultate principale:

• Procesul de colectare și analiză a semnalului a durat aproximativ 25 de minute, ceea ce reprezintă un progres major față de biosenzorii neîncapsulați, care necesitau câteva ore.
• Intensitatea luminii emise a crescut proporțional cu severitatea bolii, confirmând că microsferele detectează niveluri mai ridicate de hemină în inflamațiile severe.
• Microsferele au fost bine tolerate în grupurile sănătoase, fără reacții imune sau efecte adverse observate.

În plus, după trecerea prin tractul gastrointestinal, microsferele au putut fi recuperate complet folosind un magnet, demonstrând fezabilitatea colectării noninvazive.

Stabilitate și performanță superioară biosenzorilor clasici

Noul sistem MagGel-BS a prezentat o sensibilitate rapidă la hemină, detectând sângerarea gastrointestinală în aproximativ 20 de minute. Comparativ, versiunile neîncapsulate necesitau timp mult mai lung, deoarece bacteriile se degradau în mediul intestinal.

Aceste rezultate confirmă că protecția hidrogelului nu doar prelungește viabilitatea bacteriilor, ci și amplifică eficiența mecanismului de detecție.

Direcții viitoare: spre testare umană și diagnostic personalizat

Deși tehnologia este în stadiu preclinic, autorii sugerează că microsferele bacteriene ar putea, într-un viitor apropiat:

• fi testate la oameni ca metodă de screening pentru sângerări oculte;
• monitoriza răspunsul la tratament în boli inflamatorii intestinale;
• fi adaptate pentru a detecta și alți biomarkeri digestivi, folosind inginerie bacteriană modulară.

Platforma MagGel-BS deschide astfel o nouă direcție în diagnosticul digestiv, punând bazele unor instrumente rapide, sigure și noninvazive ce ar putea reduce dependența de colonoscopie.