Das Verständnis des menschlichen Darmmikrobioms ist der Schlüssel zu neuen Erkenntnissen über Gesundheit, Krankheit und therapeutische Möglichkeiten. Doch die Erfassung genauer Proben aus dem Dünndarm - einem entscheidenden Ort der Interaktion zwischen Wirt und Mikroben - war bisher eine Herausforderung.
Eine neue Studie von Forschern der New York University Abu Dhabi (NYUAD), die in der Zeitschrift Device veröffentlicht wurde, stellt CORAL (Cellularly Organized Repeating Lattice) vor, eine neuartige, einnehmbare Kapsel zur passiven Entnahme von Mikroben aus dem oberen Magen-Darm-Trakt. Im Gegensatz zu Stuhlproben, die hauptsächlich Bakterien aus dem Dickdarm widerspiegeln, erfasst CORAL mikrobielle Gemeinschaften aus dem Dünndarm und liefert so ein genaueres Bild dieses wichtigen Ökosystems.
Ein von Korallen inspiriertes Design
CORAL ist von der porösen Architektur von Meereskorallen inspiriert und besteht aus dreifach periodischen Minimalflächengittern (TPMS), die komplizierte Flüssigkeitswege schaffen. Während sich die Kapsel auf natürliche Weise durch den Darm bewegt, fangen diese Strukturen Bakterien ab, ohne dass dafür bewegliche Teile, Elektronik oder ein externer Antrieb erforderlich sind.
Technik der Korallenkapsel
Die einzigartige Architektur der Kapsel wurde durch die 3D-Drucktechnologie Projection Micro Stereolithography (PµSL) von Boston Micro Fabrication (BMF) ermöglicht.
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Die Präzision im Mikrometerbereich ermöglichte es den Forschern, gewundene Gitterstrukturen mit Poren von nur 80-100 µmzu schaffen - idealfür die Aufnahme von Bakterien bei gleichzeitiger Gewährleistung der strukturellen Robustheit.
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Dank der einstufigen Fertigung konnte die gesamte Kapsel, einschließlich des inneren Gitterkerns, in einem Prozess hergestellt werden, ohne Montage oder Reinraumlithografie.
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Biokompatible Materialien sorgten dafür, dass das Gerät bei In-vivo-Studien den Magen-Darm-Trakt sicher passieren konnte.
Diese Präzisionsfertigung war entscheidend für die Entwicklung von CORAL vom Konzept zum funktionalen Gerät und ermöglichte erfolgreiche Tests in Nagetiermodellen, bei denen die Kapseln die Mikrobiota des Dünndarms genau erfassten, die in Stuhlproben nicht vertreten ist.
Neue Grenzen öffnen
Die Ergebnisse zeigen, wie der mikropräzise 3D-Druck Innovationen bei medizinischen Geräten beschleunigen kann - vom Konzept bis zum klinischen Potenzial. CORAL bietet einen skalierbaren, nicht-invasiven Ansatz zur Untersuchung von Mikrobenpopulationen im Darm und ebnet damit den Weg für eine verbesserte Diagnostik, Therapie und ein umfassenderes Verständnis der menschlichen Gesundheit.
