科學界日益認識到，胃腸道不僅僅是消化器官，它還深度參與體內(nèi)激素、免疫細胞甚至神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生，對情緒與大腦功能有重要影響。因此，腸道中的生物標志物，如短鏈脂肪酸（代謝綜合征指標）和細胞因子（炎癥指標），在疾病診斷和治療中具有重要價值。

然而，目前尚無技術(shù)能夠在人體內(nèi)實時、非侵入性地對這些分子信息進行全面監(jiān)測。傳統(tǒng)方法如糞便分析和腸道活檢，不僅侵入性強、成本高，也難以實現(xiàn)整個腸道的動態(tài)追蹤。

為此，美國加州理工學院的工程師團隊開發(fā)出一款名為“PillTrek”的智能膠囊。該膠囊尺寸僅為7毫米 × 25毫米，比目前用于腸鏡檢查的膠囊攝像頭還要小，卻能實現(xiàn)包括pH值、溫度、葡萄糖以及神經(jīng)遞質(zhì)（如血清素）在內(nèi)的多種生化參數(shù)的檢測。

“我們設計這個膠囊平臺是為了實現(xiàn)高度通用的電化學傳感功能，”加州理工醫(yī)工系教授、Heritage醫(yī)學研究機構(gòu)研究員高煒（Wei Gao）表示，“它能夠在腸道這種復雜環(huán)境中測量代謝物、離子、激素，甚至有可能監(jiān)測蛋白質(zhì)?！?/p>

據(jù)《自然電子學》（Nature Electronics）2025年發(fā)表的研究論文介紹，PillTrek的核心是一個微型無線電化學工作站，內(nèi)含低功耗電子設備和可更換傳感器模塊。研究人員在動物模型中驗證了其在體內(nèi)動態(tài)測量pH、溫度、葡萄糖和血清素的能力。

高煒團隊還開發(fā)了一種可將低成本傳感器3D打印在塑料基底上的技術(shù)，可用于PillTrek傳感器的規(guī)?；a(chǎn)。未來，該團隊還將與論文合著者、加州理工電氣與醫(yī)工系教授Azita Emami合作，研究如何進一步優(yōu)化無線供電和電子元件，以實現(xiàn)更小、更節(jié)能的版本。

研究第一作者為加州理工醫(yī)工博士后Jihong Min與韓國科學技術(shù)院（KAIST）在讀博士Hyunah Ahn。其他合作者還包括來自UCLA大衛(wèi)·格芬醫(yī)學院和KAIST的研究人員。

這一創(chuàng)新成果有望為腸道疾病的精準監(jiān)測與干預帶來變革性進展，也為“腸-腦軸”研究提供了全新技術(shù)平臺。

參考文獻：Jihong Min et al, Continuous biochemical profiling of the gastrointestinal tract using an integrated smart capsule,?Nature Electronics?(2025).?DOI: 10.1038/s41928-025-01407-0

編輯：王洪

排版：李麗