Bộ cảm biến chứa vi khuẩn phát sáng giúp phát hiện chảy máu trong ruột

Theo tạp chíScience, các nhà nghiên cứu Mỹ đã chế tạo được loại cảm biến nuốt vào ruột để theo dõi ở chế độ thời gian thực tình trạng chảy máu trong ruột và truyền dữ liệu đến điện thoại thông minh. Cơ sở của loại cảm biến này là những vi khuẩn biến đổi gien phát sáng khi có các chất nhất định và một bộ tách sóng quang ghi nhận bức xạ đó và truyền dữ liệu này tới ăng ten.

Các nghiên cứu về tình trạng ruột cho phép xác định sớm các bệnh như ung thư ruột kết và các bệnh tiêu hóa khác. Ngoài ra, còn có thể nghiên cứu sự hấp thu thức ăn của con người. Nhưng những nghiên cứu này thường được tiến hành bằng phương pháp nội soi, gây cảm giác khó chịu đáng kể cho bệnh nhân và cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của số liệu thu thập và không phù hợp để nghiên cứu trong quãng thời gian dài.

Các nhà nghiên cứu do Timothy Lu ở Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ, hướng dẫn, đã tạo ra một cảm biến nhỏ gọn nuốt vào bụng được, có thể phát hiện sự hiện diện của một số chất nhất định trong ruột và truyền dữ liệu thu thập được ở chế độ thời gian thực. Điều thú vị là các nhà phát triển sử dụng một hệ thống lai ghép, trong đó, thành phần bộ cảm biến bao gồm cả thiết bị điện tử lẫn các vi khuẩn đặc biệt.

Để làm điều này, họ biến đổi vi khuẩn Escherichia coli, tạo một mạch sinh học tổng hợp trong vi khuẩn. Vi khuẩn phát quang để đáp ứng với sự hiện diện của heme, hoạt động như một dấu hiệu của tình trạng chảy máu trong ruột. Những vi khuẩn này được đặt trong một khoang nhỏ được bọc trong một màng bán thấm, bên cạnh có bố trí bộ tách sóng quang.

Sau khi viên nang chứa bộ cảm biến rơi vào môi trường có chứa các chất đánh dấu, nó thâm nhập vào khoang chứa các vi khuẩn và ánh sáng do vi khuẩn phát ra được các cảm biến phát hiện. Sau đó, các chỉ thị của cảm biến được truyền tới các thiết bị bên ngoài như điện thoại thông minh hoặc máy tính để phân tích. Các nhà khoa học đã thử nghiệm nguyên mẫu cảm biến trên những con chuột thí nghiệm được gây chảy máu trong ruột. Kết quả, cảm biến có thể xác định độ chiếu sáng mạnh gấp 18 lần so với nhóm chuột đối chứng không bị chảy máu trong ruột. Ngoài ra, bộ cảm biến cũng tỏ ra có hiệu quả khi xác định được máu do các nhà khoa học cố tình đưa vào ống tiêu hóa của lợn qua việc tăng độ phát sáng của vi khuần.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu Úc cũng vừa thử nghiệm trên người một bộ cảm biến để xác định các chất có trong ruột. Đó là bộ cảm biến khí và cảm biến độ dẫn nhiệt để đo nồng độ khí carbon dioxide, hydrogen và oxy. Trong các cuộc thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã có thể phát hiện sự khác biệt về các loại thức ăn của mọi người qua nồng độ các loại khí.