صمم الباحثون كرات هيدروجيل مجهرية مملوءة بالبكتيريا التي تكتشف الدم لتحديد نزيف الجهاز الهضمي دون تدخل جراحي.

وبعد ابتلاعها ومرورها عبر الجسم، يمكن جمع الكرات مغناطيسيًا وتحليلها خلال دقائق. وفي الفئران، كشف سطوع التوهج البكتيري عن مدى خطورة التهاب القولون. يمكن لهذه التكنولوجيا أن تمهد الطريق لتشخيص أسهل لصحة الأمعاء.

حبوب منع الحمل المجهرية البكتيرية للكشف السريع والسهل عن أمراض الأمعاء

انتقل إلى تنظير القولون – يكتب الباحثون اليوم (19 نوفمبر) في مجسات ACS أفادوا أنهم قاموا بإنشاء نوع جديد من أجهزة الاستشعار القابلة للهضم والمبنية من مجالات مجهرية مملوءة بالبكتيريا المستجيبة للدم والتي تحدد علامات أمراض الجهاز الهضمي. ويتم ابتلاع هذه “الحبوب” الصغيرة، وهي تحتوي على جزيئات مغناطيسية، مما يسمح باستخراجها من البراز بسهولة. وبعد مرور نماذج الفئران المصابة بالتهاب القولون، حددت المستشعرات نزيف الجهاز الهضمي خلال دقائق. ويشير الفريق إلى أنه يمكن إعادة هندسة البكتيريا الموجودة داخل هذه المجالات للكشف عن الاضطرابات الإضافية المرتبطة بالأمعاء.

يقول يينغ تشو، المؤلف المشارك للدراسة: “توفر هذه التكنولوجيا نموذجًا جديدًا للكشف السريع وغير الجراحي عن أمراض الجهاز الهضمي”.

لماذا نحتاج إلى تشخيصات ألطف لحالات الجهاز الهضمي

في الولايات المتحدة، يعاني الملايين من الأشخاص من سرطان القولون والمستقيم أو مرض التهاب الأمعاء، بما في ذلك التهاب القولون، والذي يمكن أن يؤدي إلى نزيف معوي وإسهال وتشنجات في البطن. يبقى النهج التشخيصي القياسي هو تنظير القولون، الذي يعتمد على المنظار، وهو جهاز مزود بكاميرا يتم توجيهه عبر الأمعاء الغليظة. على الرغم من فعاليته العالية، إلا أن العديد من الأفراد يتجنبون الاختبار بسبب التحضير المطلوب والانزعاج المرتبط بهذا الإجراء.

ولتقديم خيار أكثر ملاءمة للمرضى، يستكشف تشو وبانج سي يي وتشن بينج زو وزملاؤه طرقًا لاستخدام البكتيريا التي تتعرف على العلامات البيولوجية للمرض، مثل الهيم، وهو أحد مكونات خلايا الدم الحمراء التي تشير إلى نزيف الأمعاء.

هندسة أجهزة الاستشعار الحيوية البكتيرية التي تبقى على قيد الحياة في الجهاز الهضمي

وكان الباحثون قد صمموا في السابق بكتيريا حساسة للهيم تبعث الضوء عند تعرضها للدم، لكن هذه المستشعرات السابقة كانت هشة وعرضة للانهيار في البيئة الهضمية، مما يجعل من الصعب تعافيها.

في العمل الحالي، قام الفريق بدمج البكتيريا المستشعرة للهيم والجزيئات المغناطيسية داخل قطرات صغيرة من ألجينات الصوديوم، وهي مادة مكثفة غذائية شائعة. أنتجت هذه التقنية كريات هيدروجيل مجهرية صغيرة يمكن سحبها من البراز بمغناطيس بعد مرورها عبر الجهاز الهضمي.

وأظهرت التجارب المبكرة أن الهيدروجيل يحمي البكتيريا من محاكاة السوائل الهضمية بينما يسمح للهيم بالوصول إلى المستشعر، مما يؤدي إلى توهجه.

اختبارات الفئران الحية تكشف مدى خطورة المرض في دقائق

بعد ذلك، قام الفريق بإعطاء الكرات المجهرية عن طريق الفم لنماذج الفئران المصابة بالتهاب القولون، والتي تمثل مستويات المرض من عدم النشاط إلى المراحل الشديدة. بعد أن انتقلت الكرات المجهرية عبر الجهاز الهضمي للحيوانات، استعاد الباحثون أجهزة الاستشعار من البراز باستخدام المغناطيس ووجدوا:

• استغرق تنظيف الغلاف الميكروي وتحليل الإشارة حوالي 25 دقيقة.
• مع تقدم المرض، زادت شدة ضوء المستشعر، مما يشير إلى مستويات أعلى من الهيم في نماذج الفئران المصابة بالتهاب القولون الأكثر تقدمًا.
• أشارت التقييمات التي أجريت على الفئران السليمة باستخدام المستشعر إلى أن الكرات المجهرية كانت متوافقة حيويًا وآمنة.

مسار جديد لرصد أمراض الأمعاء

وعلى الرغم من أن المستشعر لا يزال بحاجة إلى الاختبار على البشر، إلا أن الباحثين يقولون إن هذه الطريقة لتغليف أجهزة الاستشعار البكتيرية يمكن استخدامها لتشخيص أمراض الجهاز الهضمي ومراقبة العلاجات وتطور المرض.

المرجع: “الهيدروجيل المغناطيسي: جهاز استشعار حيوي بكتيري معزز للكشف السريع عن أمراض الأمعاء” 19 نوفمبر 2025، مجسات ACS.
DOI: 10.1021/acssensors.5c01813

يعترف المؤلفون بالتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، والبرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين، ومؤسسة الصين للعلوم ما بعد الدكتوراه.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.