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目前传统结肠微生物组采样方法存在局限，如结肠镜检查有创、粪便分析不精准。研究人员开发含细菌和 pH 双触发肠溶聚合物涂层的智能胶囊。结果显示该胶囊能精准采样，技术有望推动结肠微生物组分析及胃肠道疾病诊断。
在人体健康的微观世界里，肠道微生物组扮演着极为重要的角色。它与精准营养、医学发展息息相关，在胃肠道（GI）健康和疾病的研究中，也为制定饮食建议和靶向治疗提供关键依据。然而，传统的采样方法却像是不太精准的 “探测器”。比如，结肠镜检查虽然能在特定肠道区域采样，但它有创，检查前繁琐的肠道准备还会改变肠道原本的生态系统，导致采集的样本 “变味”，无法真实反映肠道情况，而且患者检查时会很不舒服，这使得频繁采样变得困难重重，不利于长期研究和诊断。粪便分析虽然操作简单、无创，可粪便并不能准确展现结肠内微生物的真实活动和动态变化，毕竟发酵主要在结肠进行，粪便只是 “下游产物”。
为了攻克这些难题，来自国外的研究人员开启了一场创新探索之旅。他们致力于研发一种更有效的采样工具，期望能突破现有技术的局限，精准获取结肠微生物组的信息。最终，他们成功开发出一种带有细菌和 pH 触发肠溶聚合物涂层的智能胶囊。这一成果意义非凡，它为靶向微生物采样提供了新途径，或许能为结肠微生物组的全面分析以及胃肠道疾病诊断能力的提升开辟新方向，该研究成果发表在《Acta Biomaterialia》杂志上。
研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。在材料方面，选用 3D 可打印且生物相容性良好的树脂制作胶囊主体。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对多种聚合物共混物成分进行系统表征。利用体外实验和猪模型体内实验，结合 16S rRNA 测序技术，验证胶囊的采样性能和对微生物环境的保护情况。
下面来详细看看研究结果。
- 聚合物共混物的特性分析：研究人员通过 FTIR 分析评估 EPO 和乳果糖（Lactulose）之间可能的化学相互作用。当 EPO:Lac 比例变化时，新的峰逐渐出现，表明乳果糖的存在增加，C - O - C 带的强度也随其增加，这揭示了两者共混后的化学变化特征。
- 智能胶囊的工作原理与设计：被动采样胶囊采用 3D 打印，分为两半，顶部有采样孔，内部装有超吸水性水凝胶。为实现结肠的靶向采样，采用双层涂层策略。外层是由甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯制成的阴离子共聚物（Eudragit?l - 100），到达小肠时溶解；内层是乳果糖和 pH 敏感聚合物 N,N - 二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯（Eudragit? EPO）的共混物，在结肠细菌作用下，乳果糖分解使局部 pH 降低，触发 EPO 溶解，进而实现结肠靶向采样。
- 体外和体内实验验证：通过体外实验和猪模型体内实验验证胶囊的性能。结果显示，优化后的聚合物共混物能在结肠细菌存在下，在 pH 5 - 8 的范围内快速（约 2 小时）降解，且具有合适的物理完整性。16S rRNA 测序表明，胶囊采集的样本与结肠微生物组（位于回肠和粪便之间）在分类学上相似，证明了该胶囊能有效采集结肠微生物样本，并且对微生物群落结构没有明显影响。
从研究结论和讨论部分来看，该研究成功开发出一种能有效进行结肠靶向微生物采样的智能胶囊。此前，pH 响应性被动胶囊在小肠采样方面虽有成效，但受结肠 pH 多变影响，难以可靠地靶向结肠。而这种新型胶囊利用乳果糖和 EPO 的微生物激活共混物，克服了这一难题。它的出现为研究人员和临床医生提供了一种强大的工具，可直接从结肠收集无污染的微生物样本，这对于深入探究微生物群落与各种疾病之间的复杂关系至关重要，有助于开发更有效、个性化的临床干预措施，推动精准营养和医学的发展，在胃肠道疾病的诊断和治疗领域具有巨大的应用潜力。
