科技日報記者 陳曦 通訊員 趙暉

7月30日，記者從天津大學(xué)獲悉，該校王漢杰、劉奪團(tuán)隊(duì)與西北農(nóng)林科技大學(xué)杜濤峰團(tuán)隊(duì)合作，在國際期刊《自然·微生物學(xué)》發(fā)表一項(xiàng)突破性成果，成功構(gòu)建“可吞服光電子膠囊-工程菌雙向交流系統(tǒng)”，建立起人類與腸道工程菌之間的光學(xué)“語言”，為腸道健康監(jiān)測與疾病治療開辟了新路徑。

據(jù)介紹，腸道內(nèi)棲息著數(shù)以億計(jì)的微生物，其組成和活動與人體健康密切相關(guān)。但由于腸道環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)檢測和調(diào)控手段難以精準(zhǔn)捕捉菌群的實(shí)時狀態(tài)。此次科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可吞服光電子膠囊，如同“智能潛水艇”深入腸道，通過光學(xué)信號實(shí)現(xiàn)與工程菌的雙向交流。

研究人員選擇腸道中不存在的光信號作為“加密語言”：一方面，改造益生菌使其能根據(jù)腸道炎癥標(biāo)志物（如硝酸根）發(fā)光，膠囊的光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)無線傳輸至手機(jī)APP，讓人類“讀懂”菌群的實(shí)時狀態(tài)；另一方面，膠囊通過LED發(fā)出綠光指令，調(diào)控工程菌表達(dá)抗炎蛋白等治療物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)干預(yù)。

在豬腸炎模型實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：能比傳統(tǒng)檢測方法提前1至2天捕捉到腸炎信號，且通過遠(yuǎn)程調(diào)控可有效緩解炎癥。這項(xiàng)技術(shù)構(gòu)建了新型“菌—機(jī)接口”，豐富了生物電子接口類型，為實(shí)現(xiàn)“人—機(jī)—菌交互”、推動智能化疾病診療奠定了基礎(chǔ)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該成果為腸道微生物研究提供了全新工具，未來結(jié)合人工智能和云技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)對腸道健康的動態(tài)監(jiān)測與精準(zhǔn)調(diào)控，為腸炎等疾病的治療帶來革新。

（天津大學(xué)供圖）