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Un chip "batterico" per diagnosticare problemi allo stomaco e all'intestino

Niente più endoscopia grazie a un chip in grado di rilevare il sanguinamento gastrointestinale? Si tratta di una capsula ingeribile con al suo interno un batterio che, a contatto con un componente del sangue, si illumina e invia un segnale a un device esterno. È l'orizzonte su cui sta lavorando un team di ricercatori del Massachussettes Institute of Techonology di Boston (Stati Uniti). Il sensore con il batterio ingegnerizzato è stato testato con successo sui maiali mentre un altro piccolo dispositivo è stato messo a punto – e non ancora testato su cavie – per diagnosticare un'infiammazione intestinale.

Il lavoro dei ricercatori è stato illustrato in uno studio pubblicato di recente su Science: “Combinando sensori biologici ingegnerizzati con dispositivi elettronici a bassissima potenza possiamo rilevare, quasi in tempo reale, i segnali biologici nel corpo rendendo possibili nuove capacità diagnostiche”, dice Timothy Lu, tra gli autori della ricerca.

Da un batterio a un Pc

Il chip è un cilindro di circa 3,8 cm di lunghezza con una potenza di 13 microwatts e una batteria da 2,7 volt in grado di fornire energia al device per un mese e mezzo. Al suo interno il team di scienziati ha inserito un ceppo probiotico di Escherichia coli modificato per far sì che il microrganismo potesse emettere un segnale luminoso una volta rilevato l'eme, un composto ferroso dell'emoglobina, la proteina dei globuli rossi che trasporta l'ossigeno nel sangue.

Grazie a un fototransistor che può misurare la quantità di luce prodotta dalle cellule batteriche, l'informazione viene rilasciata a un microprocessore. Questa viene così convertita in un segnale wireless che può essere letto da uno smartphone o da un computer.

Il chip, che potrebbe essere messo a punto per essere utilizzato una sola volta o per poter restare nel tratto digestivo per giorni o settimane, si è dimostrato in grado di funzionare nello stomaco dei maiali.

Infiammazione e infezioni intestinali

Oggi in caso di sospetto sanguinamento per ulcera gastrica si procede con l'endoscopia e spesso è necessario sedare il paziente: “L'obiettivo – ricorda il ricercatore Mark Mimee – è poter essere in grado di evitare una procedura non necessaria ingerendo la capsula ed entro un tempo relativamente breve si potrebbe sapere se c'è o meno il sanguinamento”.

Prima di poter pensare a un utilizzo nella pratica clinica – come fanno sapere i ricercatori – è necessario ridurre le dimensioni del chip e appurare per quanto tempo le cellule batteriche inserite al suo interno possono sopravvivere nel tratto digestivo. Tutto questo con l'auspicio di poter sviluppare dei sensori con cui rilevare anche altri problemi gastrointestinali diversi dal sanguinamento.

Nello stesso lavoro di ricerca il team ha illustrato le potenzialità di altre due molecole non ancora testate. Una rileva la presenza di un marcatore dell'infiammazione (uno ione contenente solfuro) utilizzabile per monitorare i pazienti con malattia di Crohn o altre condizioni infiammatorie,
l'altra invece ha come target un marcatore molecolare delle infezioni gastrointestinali.

 

Foto: Pixabay

di red.
Pubblicato il 26/06/2018

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