Саб

Природа (2023)Цитировать эту статью

4371 Доступов

21 Альтметрика

Подробности о метриках

Временные молекулы в желудочно-кишечном тракте, такие как оксид азота и сероводород, являются ключевыми сигналами и медиаторами воспаления. Из-за их высокой реакционной способности и чрезвычайно короткого времени жизни в организме эти молекулы трудно обнаружить. Здесь мы разрабатываем миниатюрное устройство, которое объединяет генно-инженерные пробиотические биосенсоры со специально разработанным фотодетектором и считывающим чипом для отслеживания этих молекул в желудочно-кишечном тракте. Используя молекулярную специфичность живых сенсоров1, мы генетически закодировали бактерии так, чтобы они реагировали на молекулы, связанные с воспалением, производя люминесценцию. Маломощные электронные схемы считывания2, встроенные в устройство, преобразуют свет, излучаемый инкапсулированными бактериями, в беспроводной сигнал. Мы демонстрируем биосенсорный мониторинг in vivo в желудочно-кишечном тракте на моделях мелких и крупных животных и интеграцию всех компонентов в форм-фактор менее 1,4 см3, который совместим с проглатыванием и способен поддерживать беспроводную связь. С помощью этого устройства такие заболевания, как воспалительные заболевания кишечника, можно будет диагностировать раньше, чем это возможно в настоящее время, и более точно отслеживать прогрессирование заболевания. Беспроводное обнаружение короткоживущих молекул, связанных с заболеванием, с помощью нашего устройства также может способствовать своевременной связи между пациентами и лицами, осуществляющими уход, а также удаленному персонализированному уходу.

Это предварительный просмотр контента подписки, доступ через ваше учреждение.

Доступ к журналу Nature и 54 другим журналам Nature Portfolio.

Приобретите Nature+, нашу выгодную подписку с онлайн-доступом.

29,99 долларов США / 30 дней

отменить в любое время

Подпишитесь на этот журнал

Получите 51 печатный выпуск и онлайн-доступ.

199,00 долларов США в год

всего $3,90 за выпуск

Возьмите напрокат или купите эту статью

Цены варьируются в зависимости от типа статьи

от$1,95

до$39,95

Цены могут зависеть от местных налогов, которые рассчитываются во время оформления заказа.

Все данные приведены в статье и в дополнительной информации. Генетические последовательности и плазмиды были депонированы в репозиторий Addgene под идентификаторами Addgene 199782–199792.

Инда, М.Э. и Лу, Т.К. Микробы как биосенсоры. Анну. Преподобный Микробиол. 74, 337–359 (2020).

Статья CAS PubMed Google Scholar

Лю, К. и др. Пороговый детектор биолюминесценции со встроенной КМОП-матрицей фотодиодов с длиной волны 65 нм для многофункциональной диагностической капсулы для приема внутрь. IEEE J. Твердотельные схемы 58, 838–851 (2023).

Бургонье, А.Р. и др. Окислительный стресс и окислительно-восстановительная терапия при воспалительных заболеваниях кишечника. Тенденции Мол. Мед. 26, 1034–1046 (2020).

Статья CAS PubMed Google Scholar

Ли, Дж.-Ю., Цолис, Р.М. и Боймлер, А.Дж. Микробиом и гомеостаз кишечника. Наука 377, eabp9960 (2022).

Статья CAS PubMed Google Scholar

Миллион, М. и др. Увеличение окислительно-восстановительного потенциала кишечника и истощение анаэробных и метаногенных прокариот при тяжелой острой недостаточности питания. наук. Отчет 6, 26051 (2016).

Статья ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Прибис, Дж. П. и др. Игроки: субпопуляция эволюционирующих клеток, индуцированная антибиотиками, дифференцированная общей реакцией на стресс, вызванной активным кислородом. Мол. Ячейка 74, 785–800.e7 (2019).

Статья CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Риз, AT и др. Изменения в микробиоте, вызванные антибиотиками, нарушают окислительно-восстановительную динамику в кишечнике. eLife 7, e35987 (2018).

Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

Ривера-Чавес Ф. и др. Истощение клостридий, продуцирующих бутират, из микробиоты кишечника приводит к аэробной экспансии сальмонелл в просвете. Клетка-хозяин Microbe 19, 443–454 (2016).