全世界第一款用(yòng)于人體(tǐ)测试的气體(tǐ)诊断药丸问世

你的饮食是否健康有(yǒu)效？一种新(xīn)的可(kě)摄入气體(tǐ)传感器可(kě)以回答(dá)这个问题。

澳大利亚的一个研究小(xiǎo)组开发了全世界第一款用(yòng)于人體(tǐ)测试的气體(tǐ)诊断药丸，这种智能(néng)胶囊能(néng)够可(kě)靠地测量氧气、氢气和二氧化碳的含量，从而揭示膳食纤维摄入对小(xiǎo)肠和结肠内的微生物(wù)活动的影响。

未来，这个電(diàn)子药丸不仅可(kě)能(néng)帮助制定最佳肠道健康的自定义饮食方案，还可(kě)以帮助医生區(qū)分(fēn)不同胃肠道疾病的早期體(tǐ)征，如吸收综合征、克罗恩病、结肠炎、肠易激综合征，甚至结肠癌。

“目前，我们没有(yǒu)任何工具能(néng)區(qū)分(fēn)这些不同的疾病，”领导这项研究的澳大利亚墨尔本 RMIT 大學(xué)的電(diàn)子工程师 Kourosh Kalantar-zadeh 表示。尽管结肠镜检查能(néng)揭示带有(yǒu)炎症性病变或癌变的息肉，还是很(hěn)多(duō)病人经常因肠道不适和多(duō)年未确诊病因而感到痛苦。

Kalantar-zadeh 因此设想人们每年吃一两次的可(kě)吞咽的传感器来及早发现疾病，以避免因未能(néng)及时确诊而拖延耽误病情。他(tā)解释说：“如果气體(tǐ)指数超出规定的范围，那我们就能(néng)及时发现肠道问题。”

这个药丸的表面看起来就像你在健安喜（GNC）或是维他(tā)命（Vitamin）店(diàn)里購(gòu)买的非处方药的表面一样。在这个一英寸的聚乙烯外壳里面包裹着两个气體(tǐ)传感器、一个温度传感器、一个微型控制器、一个射频发射器和纽扣氧化银電(diàn)池。这个气體(tǐ)传感器被密封在一个特殊的膜内，这种膜允许气體(tǐ)进入，并能(néng)阻止胃酸和消化液进入。

Kalantar-zadeh 的可(kě)摄入胶囊将首次為(wèi)人们提供有(yǒu)关肠道化學(xué)成分(fēn)的信息。

该测试系统是澳大利亚团队之前在猪身上进行测试过的升级版本。系统通过调节传感器的加热元件来确定肠道中气體(tǐ)的含量。因為(wèi)氧气、氢气和二氧化碳的传热性不同，所以传感器可(kě)以通过在多(duō)个温度点进行测量来精确地确定这些气體(tǐ)的含量。

通过算法读取传感器的信息，并将信号实时传送到距离最遠(yuǎn) 100 英尺的小(xiǎo)型接收器，这种小(xiǎo)型接收器可(kě)以当有(yǒu)人在家时放在口袋里或放在床头柜上。接收器依次通过蓝牙将数据传输到手机上，手机可(kě)以在線(xiàn)发布数据，方便用(yòng)户和医生监控。

目前市场上的数字药丸已经可(kě)以测量肠内 pH 值和压力。有(yǒu)些还可(kě)以得到实时食道和胃壁的图片。此外，去年年底，美國(guó)食品和药物(wù)管理(lǐ)局批准了第一种传感器类药物(wù)，这种含有(yǒu)传感器的抗精神病药物(wù)，能(néng)够及时让医生知道精神分(fēn)裂患者是否服用(yòng)药物(wù)，以及何时服用(yòng)药物(wù)。

如果 Kalantar-zadeh 的可(kě)摄取胶囊能(néng)够经受更多(duō)的临床检查，它将成為(wèi)全球首款提供有(yǒu)关肠道化學(xué)成分(fēn)的信息的传感器胶囊。

在试验性实验中，Kalantar-zadeh 与莫纳什大學(xué)的营养學(xué)家和肠胃病专家合作，测试两名男性和三名女性（均身體(tǐ)健康）吞下去的胶囊，这些实验者均食用(yòng)低纤维或高纤维纯素食两天。（另一名男子两周之后也食用(yòng)了同样的菜单。）高纤维饮食包括坚果、蚕豆、梨、无花(huā)果和全麦面包等，而低纤维食物(wù)包括西红柿、黄瓜、莴苣、西瓜和白面包。

传感器获取的含氧分(fēn)子含量能(néng)告诉研究人员药丸在肠道内的位置，这是因為(wèi)氧气浓度在 30 英尺長(cháng)的消化道中从富氧的胃到接近厌氧的结肠而下降。Kalantar-zadeh 和他(tā)的同事通过直接用(yòng)超声波对药片进行成像，证实了这种定位的准确性。

然后，他(tā)们量化了各种肠道细菌在多(duō)大程度上积极分(fēn)解食物(wù)，并通过读取微生物(wù)发酵的天然副产物(wù)气體(tǐ)的含量释放其宿主的营养素。（在一定程度上，二氧化碳分(fēn)布图提供了类似的读数，但是由于二氧化碳是由细菌和我们自己的细胞共同产生的，所以二氧化碳含量提供的信息量更少。）

同时分(fēn)析所有(yǒu)的气體(tǐ)，研究人员可(kě)以得到的信息有(yǒu)，比如，為(wèi)什么一个人在吃低纤维饮食后会便秘？这个人的结肠内的药丸显示其氢气含量很(hěn)低，这表明他(tā)肠道蠕虫大多(duō)处于休眠状态。只有(yǒu)在他(tā)再次食用(yòng)一些纤维食物(wù)之后，其结肠的氢气含量才会上升，这就解释了他(tā)的肠蠕动也恢复的原因。

塔夫茨大學(xué)電(diàn)气工程兼材料科(kē)學(xué)家 Sameer Sonkusale 说：“他(tā)们已经展示了一个完全整合的平台，这是一项工程性的硕果。”专门研究饮食对肠道微生物(wù)影响的临床医生非常认同这个说法。Mayo Clinic 的胃肠病专家 Purna Kashyap 表示：“总的来说，这项技术是非常前途的，如果氧气含量真的是胃肠道内传感器胶囊定位的可(kě)靠指标，那么这种传感器胶囊在未来可(kě)能(néng)产生重大影响。”

但是，Kashyap 也指出，超声提供一个相对粗略的肠道运动指标。更重要的是，研究人员只使用(yòng)这项技术在一个人身上。因此，他(tā)认為(wèi)现在就认定这项技术比呼气测试要好得多(duō)尚為(wèi)时过早，他(tā)呼吁要进行更多(duō)更广泛的验证。

验证其实已经正在进行中。去年，在澳大利亚政府的资助下，Kalantar-zadeh 和他(tā)的临床同事对 20 名健康的实验者进行了测试。尽管实验结果尚未公布，但根据实验室研究人员 Kyle Berean 的说法，“我们的胶囊测试的结果明显好于呼气测试的结果。”

Berean 表示，团队计划通过使用(yòng)放射性元素来标记胶囊并联合 PET 成像来进一步验证氧气测试定位的准确性。他(tā)们希望进行一项涉及肠道疾病患者的大型试验，以观察胶囊是否能(néng)够准确區(qū)分(fēn)小(xiǎo)肠细菌过度繁殖，其中正常生活在结肠中的微生物(wù)已经向上游迁移，导致最终出现一些问题和状况。

然而他(tā)们首先需要筹措资金，这也是他(tā)们成立创业公司 Atmo Biosciences 的动力。

去年 9 月，Atmo 成為(wèi)首批入选 ANDHealth 的六家公司之一，ANDHealth 是澳大利亚新(xīn)提出的数字医疗技术加速器项目，该项目為(wèi)医疗技术领域的创业和启动资金提供专业的建议和咨询服務(wù)。ANDHealth 的项目经理(lǐ) Bronwyn Le Grice 表示，在该计划的 55 名申请人中，Atmo 因為(wèi)拥有(yǒu)“一流的技术和大量广阔的市场需求”脱颖而出。他(tā)认為(wèi)，“他(tā)们有(yǒu)一些非常有(yǒu)希望的早期数据，同时，他(tā)们需要筹集资金，也需要进一步的试验，但总之，成功的机会非常大。