Радикально простая таблетка может изменить будущее ухода за IBD; Всего одна доза может превратить признаки воспаления в четкий, визуальный сигнал прямо дома.
Схема методов мониторинга воспаления при ВЗК. Изучать: Радикально простая, употребляемая таблетка колориметрической биосенсоры для экономически эффективного, неинвазивного мониторинга кишечного воспаления
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале УстройствоИсследователи разработали таблетку для биосенсора для мониторинга воспаления кишечника.
Воспалительные заболевания кишечника (IBD) затрагивают более семи миллионов человек по всему миру. IBD характеризуется эпизодическим воспалением в толстой кишке и тонкой кишке. У IBD не хватает лечебного лечения, но доступны эффективные методы лечения, чтобы помочь достичь и поддерживать ремиссию. Текущие варианты мониторинга воспаления являются неоптимальными.
Колоноскопия остается критическим аспектом диагноза и мониторинга ВЗК. Тем не менее, инвазивность, дискомфорт пациента, высокие затраты и требования специализированных медицинских учреждений и персонала делают ее нежизнеспособным для частых наблюдений за заболеванием. Критически, текущие фекальные тесты, такие как кальпротектин, страдают от ~ 50% несоблюдения пациентов из-за отвращения к обработке кала.
Недавно были разработаны фоточувствительные, чувствительные к рН и бактериальные датчики, были разработаны для мониторинга изменений в желудочно-кишечной (GI) среде, связанной с воспалением. Тем не менее, они являются сложными и требуют генетических или электрохимических цепей, которые увеличивают затраты и снижают их вероятность клинического внедрения.
Исследование и результаты
В настоящем исследовании исследователи разработали таблетку для мониторинга воспаления реактивного кислорода (АФК), отвечающего за неинвазивным, на дому, неинвазивным, на дому обнаружением воспаления кишечника, которое устраняет необходимость в обработке фекальной обработки.
Во-первых, ROS-чувствительный полимер был синтезирован путем модификации Dextran с функциональными группами фенилборинического сложного эфира. Фенилборинические сложные эфиры подвергаются селективной деградации в присутствии перекиси водорода (H₂O₂), тип ROS повысил 10–100 × у пациентов с ВЗК. АФК-чувствительный полимер Dextran оставался нерастворимым в воде; Тем не менее, воздействие H₂O₂ заставило полимера распадаться, подчеркивая его отзывчивость к АФК.
Сканирующая электронная микроскопия (SEM) выявила трещины в покрытиях, изготовленных из ROS-чувствительного полимера Dextran. Воздействие воды приводило к частичному отслаиванию полимерного слоя, но после воздействия H₂O₂ не наблюдалось полимера. Следовательно, после обнаружения, что остаточный фенилборинический сложный эфир действовал в качестве случайного пластификатора, ацетилрибутилцитрат (ATBC, 44% мас./Мас.), Биоразлагаемый пластификатор, был намеренно использован в качестве аддитивного для улучшения механических свойств. Это привело к гладким покрытиям, которые оставались нетронутыми после 24 часов воздействия воды. Экспозиция H₂O₂ заметно разрушается, подтверждая удержание ROS-чувствительные свойства.
Примальное устройство состояло из 3D-печатной крышки таблетки и корпуса с уплотнительным кольцом, герметизированным корпусом, и было разработано для размера капсулы 00 (распространено в безрецептурных препаратах). Обычный пищевой краситель, блестящий синий FCF, использовался для заполнения корпуса прибыльного устройства; Этот краситель остается бездействующим в пищеварительном тракте, изменяя цвет фекалий, а также рассеиваясь в туалетную воду для облегчения обнаружения.
(А) Приманское устройство, запечатанное с помощью ROS-чувствительного клеевого покрытия. (B) Схема (i) привилегического устройства размером с капсулы, (ii) поперечного сечения примуда, показывающего крышку капсулы, и полая камера, которая заполнена красителем, и (iii) вставка поперечного сечения, показывающая, как уплотнительное кольцо используется для формирования уплотнения между телом капсулы и крышкой и где Ros-Responsive Dextran наполняется в сохранение, и вместе. (C) Схема (i) конструкции механизма Prim Device для отряда и высвобождения красителя и (ii) экспериментального измерения силы отключения крышки с использованием стержня для отталкивания крышки.
Была выемка для добавления ROS-чувствительного декстрана в соединение между корпусом таблетки и крышкой устройства, чтобы приглушить тело и крышку вместе. Отряд крышки при воздействии АФК высвобождает краситель, что указывает на наличие более высоких уровней АФК с помощью порогового механизма, требующего устойчивого воспаления.
Кроме того, клейкая прочность декстрана, чувствительного к ROS, была измерена как сила, необходимая для отключения колпачки от примуда. Сила отключения крышки после воздействия H₂O₂ в течение 24 часов была ниже, чем после воздействия фосфатного буфера. Более высокие уровни АФК во время воспаления могут ухудшить полимерный клей и отсоединить крышку, а здоровые базовые уровни – нет. Эксперименты in vitro показали, что краситель не высвобождался на низких уровнях H₂O₂ (≤ 1 мм) даже через 72 часа и оставался стабильным во время моделируемого транзита GI (до 72 часов). Однако при более высоких концентрациях (50 мм) все устройства подвергались деградации полимерных клея в течение 48 часов, выпуская краситель в течение 72 часов – обнаружение, которое соответствует более медленному временю транзита, наблюдаемым у пациентов с ВЗК.
Команда также протестировала стабильность прибыльного устройства в нескольких тестах in vitro, которые имитируют здоровые среды GI, включая переменный pH, пищеварительные механические силы и пищеварительные ферменты. Все приминовые устройства были нетронуты после инкубации в нейтральных, кислых и щелочных условиях pH и воздействием моделируемого химуна, желудочной кислоты и желудочной жидкости в течение 72 часов. Все устройства также были нетронуты после непрерывной механической перемешивания при физиологически значимых временных масштабах.
Наконец, устройство Prim было миниатюрным в качестве прототипа для тестирования in vivo в модели колита крыс. Исследования совместного управления подтвердили, что обнаружение синего красителя оставалось однозначным даже при пигментах, таких как бетанин, полученные из свеклы. Крысам вводили три миниатюрных примиральных устройства, а колите индуцировали путем введения натрия декстрана сульфата (DSS) в течение недели.
Три дополнительных устройства вводили после индукции колита. Команда заметила, что 78% приминопных устройств, активируемых у крыс с колитом, по сравнению с 28% у здоровых крыс (контрольная группа). Крысы с активированными устройствами производили фекалии ярко -синего цвета, прежде чем вернуться к нормальным цветам через 48 часов. Специфичность улучшилась до 92% (в двух тестах) или 100% (в трех тестах) с последовательными введениями.
Выводы
В целом, в исследовании разработано потребляемое, доступное и минимально инвазивное устройство для обнаружения активированных маркеров ROS, связанных с воспалением кишечника. Примальное устройство было запечатано с использованием полимерного клея, чувствительного к ROS Dextran, который избирательно разлагается при воздействии H₂O₂, чтобы высвободить грузовой краситель.
Клей оставался стабильным в отсутствие H₂O₂, и не было выпущено ни одного красителя на низких уровнях H₂O₂. В модели колита in vivo миниатюрное примирождение выявило наличие воспаления, высвобождая краситель, что приводило к цветным фекалиям. Он продемонстрировал 72% специфичность и 78% чувствительность в обнаружении колита.
Производственные затраты оцениваются в 0,38 долл. США за устройство по шкале. Дальнейшее тестирование и оптимизация полноразмерного (человека) PRIM у крупных животных должны улучшить ее специфичность и чувствительность. Будущая работа будет посвящена потенциалу для быстрого транспорта во время диареи (потенциально приведет к ложным негативам) посредством повторного дозирования и подтверждения результатов в отношении моделей хронического воспаления.
В целом, PRIM является многообещающим, экономически эффективным устройством для частого, неинвазивного мониторинга воспаления кишечника, преодоления барьеров соблюдения пациентов и демонстрации устойчивости для диетических факторов.
2025-07-28 03:49:00
1753675244
#Новая #ласкательная #датчика #таблетки #раскрывает #воспаление #кишечника #простым #изменением #цвета
По теме
