Le diverse regioni dell’intestino ospitano comunità microbiche distinte, ma i metodi attuali per studiarle sono limitati. La raccolta di campioni di feci non permette infatti di catturare i microbi dell’intestino superiore e l’endoscopia è accurata ma invasiva. Di recente, un gruppo di ricercatori ha sviluppato una capsula ingeribile, chiamata CORAL, per campionare le comunità microbiche dell’intestino tenue, che sono tipicamente sottorappresentate nei campioni di feci.
I risultati, pubblicati su Device, dimostrano che CORAL consente di analizzare i microbi residenti nell’intestino superiore in modo non invasivo e affidabile, offrendo uno strumento per studiare la diversità del microbiota nelle diverse regioni dell’intestino.
«Il solo campionamento fecale trascura una sostanziale diversità microbica, in particolare nell’intestino prossimale», affermano gli autori. Precedenti studi hanno dimostrato che le tecnologie basate su capsule consentono di studiare i microbi intestinali in modo meno invasivo, ma è necessario sviluppare metodiche più affidabili per comprendere meglio le caratteristiche del microbiota.
I ricercatori guidati da Hanan Mohammed della New York University di Abu Dhabi, negli Emirati Arabi Uniti, hanno quindi realizzato una capsula caratterizzata da un reticolo poroso ispirato al corallo.
Una capsula ispirata al corallo
Per individuare la struttura migliore per intrappolare i batteri intestinali, il team ha eseguito simulazioni al computer per testare il modo in cui i fluidi, e i batteri in essi contenuti, attraversano i diversi tipi di reticolo. Dai dati ottenuti è emerso che un reticolo “tortuoso” è più efficace nel catturare i batteri rispetto a un reticolo più semplice e lineare.
Modificando le dimensioni dei pori e altre caratteristiche del reticolo, i ricercatori hanno creato una capsula che consente ai fluidi intestinali di fluire facilmente al suo interno, impedendo al contempo la fuoriuscita dei batteri. La capsula, denominata CORAL, è lunga 8 millimetri e larga 2 ed è prodotta in un unico passaggio tramite stampa 3D.
La capsula CORAL è composta da tre parti: un involucro, un nucleo interno e un cappuccio. Queste strutture consentono di raccogliere i batteri nell’intestino tenue senza contaminazioni provenienti da altre parti del tratto digerente.
Complessità spaziale
Esperimenti condotti in ratti hanno dimostrato che il nucleo della capsula CORAL è in grado di catturare le comunità microbiche dell’intestino tenue, inclusi i batteri associati alla mucosa, che sono tipicamente sottorappresentati nei campioni di feci. Il suo involucro esterno consente invece di prelevare il microbiota fecale.
Le capsule CORAL sono state somministrate ai ratti per via orale all’interno di un involucro protettivo di gelatina che ne impediva il rilascio nello stomaco. Le capsule si sono mosse agevolmente attraverso l’intestino e sono state successivamente recuperate senza segni di aggregazione.
Le capsule CORAL sono state ben tollerate e non hanno causato danni intestinali, dimostrando il loro potenziale come strumento sicuro e non invasivo per lo studio del microbiota intestinale umano.
«Una migliore comprensione del microbioma del tratto gastrointestinale superiore è fondamentale per comprendere l’ecologia microbica di base e per identificare le sue associazioni con dieta, stile di vita, malattie e invecchiamento» concludono gli autori dello studio.
