3日陈亮公开点评4场，更多精彩点评，加入V+朋友圈交流！
021西甲，00:30分比赛，马竞vs塞维利亚，点评方向：胜
022葡超，01:00分比赛，波尔图vs阿罗卡，点评方向：让胜，让平
023意甲，02:45分比赛，恩波利vs尤文，点评方向：私聊分享
024法甲，02:45分比赛，里昂vs巴黎圣日，点评方向：私聊分享
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电子药丸长什么样？小身材，大作为！
【微型细菌胶囊，实现瞬态炎症标志物的原位检测】
#BioArt陪你科研每日分享[超话]##bioart分享#
麻省理工学院生物工程系合成生物学中心Timothy K. Lu团队与机械工程系Giovanni Traverso团队，以及波士顿大学电子与计算机工程系Rabia T. Yazicigil团队合作，设计了一种微型可摄取集成#电子药丸# ，用于实时监测胃肠道瞬态生物标志物。通过提供定量、实时和多重信息，该技术将胃肠道微生物菌群的紊乱与疾病之间建立联系，支持远程疾病管理。
该研究主要分为以下三个部分
生物传感器遗传电路设计
肠道细菌是天然的传感器，具有强大的感知能力，可在复杂生理环境中检测肠道中的各种分子。作者选择大肠杆菌Nissle 1917作为底盘【7】，设计了检测NO、H2O2、硫代硫酸盐和四硫代酸盐的细菌传感器。首先通过将细菌NO生物传感器NorR【8】与DNA重组酶核心电路结合来优化NO传感器，创建记忆电路，记录细菌生物传感器在葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulfate，DSS）诱导的小鼠肠道炎症模型中通过胃肠道时的NO暴露情况。因为记录的信息存储在细菌DNA中且能遗传给后代，所以可以通过测量小鼠粪便中回收的细菌GFP表达，实现对目标分子的定量。优化后的传感器对30 μM的NO浓度具有高度特异性，且不受其他RNS的影响。同样的方法可以构建检测H2O2、硫代硫酸盐和四硫代酸盐的细菌传感器。根据NO浓度，作者还创建了疾病分期检测器，用以指示炎症程度（轻度、中度和重度）。细菌传感器通过GFP表达作为记忆系统激活的标志，在进入肠道几分钟内就会被激活，因而非常适合肠道疾病检测。
生物传感器在IBD动物模型中的验证
通过#结肠炎# 小鼠模型，作者对细菌传感器检测化学诱导的胃肠道炎症进行了体内评估。在DSS诱导的炎症发生后，通过灌胃的方式将NO生物传感器递送进入小鼠体内，然后通过流式细胞术分析从粪便中回收的GFP阳性细胞百分比。结果显示，与对照组健康小鼠相比，DSS处理过的小鼠粪便中GFP阳性细胞比例明显增加 。研究人员还关注了结肠炎模型中炎症随时间推移的变化过程，并进行了独立验证实验。此外，作者利用#细菌传感器# 检测了ROS、硫代硫酸盐和四硫代酸盐等物质在炎症进展过程中的变化。为了验证传感器在生猪疾病模型中的有效性，研究人员通过缺血再灌注损伤实验引发猪肠道炎症，然后将细菌传感器直接注射到猪的肠腔中进行检测。测试结果显示传感器可以对不同浓度的NO和其他瞬态分子进行检测 （图2B）。这证明细菌传感器在炎症环境中表现良好，能够检测到NO以及其他#胃肠道炎症# 标志物，可用于疾病模型的监测和诊断。
细菌-电子传感器药丸的集成
为了将细菌传感器推向临床应用，研究团队制作了一种细菌电子药丸。具体来说，研究人员设计了一种尺寸和外形符合已验证的不可变形剂型的系统，通过定制的微电子生物发光检测器及数据读取优化，将微电子生物发光探测器与外置在药丸外壳的细菌传感器集成在一起。
通过特殊的外壳和肠内薄膜设计，在保证细菌活性的同时，实现营养物质和分析物的有效交换，将产生的光信号传到微电子探测器；另一方面在药丸摄入和通过胃部时，肠内薄膜可以防止低pH值的溶液侵入药丸。模拟摄入实验证明电子药丸在体内可以稳定存在。此外，研究人员还利用luxCDABE操纵子构建了多个传感器，可以实现多种生物标志物的同步检测。体外和体内测试试验中，集成的电子药丸能够成功检测到目标分析物的存在，并进行实时的无线传输。为了进一步模拟复杂的胃肠道环境，研究人员将集成装置在猪小肠中进行了体内测试，实验设计可以远程监测肠道中的生物分子达4小时之久。结果显示，集成装置能够在恶劣的肠道环境中有效检测到目标分析物。
图1.微型胶囊开发和肠道瞬态介质检测的示意图。BM：IBD生物标志物；BS：细菌生物传感器。
图2 电子药丸的设计和尺寸
原文链接：
https://t.cn/A6OqH138
文字转载于BioArt公众号，如有侵权请联系删除。
【微型细菌胶囊，实现瞬态炎症标志物的原位检测】
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该研究主要分为以下三个部分
生物传感器遗传电路设计
肠道细菌是天然的传感器，具有强大的感知能力，可在复杂生理环境中检测肠道中的各种分子。作者选择大肠杆菌Nissle 1917作为底盘【7】，设计了检测NO、H2O2、硫代硫酸盐和四硫代酸盐的细菌传感器。首先通过将细菌NO生物传感器NorR【8】与DNA重组酶核心电路结合来优化NO传感器，创建记忆电路，记录细菌生物传感器在葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulfate，DSS）诱导的小鼠肠道炎症模型中通过胃肠道时的NO暴露情况。因为记录的信息存储在细菌DNA中且能遗传给后代，所以可以通过测量小鼠粪便中回收的细菌GFP表达，实现对目标分子的定量。优化后的传感器对30 μM的NO浓度具有高度特异性，且不受其他RNS的影响。同样的方法可以构建检测H2O2、硫代硫酸盐和四硫代酸盐的细菌传感器。根据NO浓度，作者还创建了疾病分期检测器，用以指示炎症程度（轻度、中度和重度）。细菌传感器通过GFP表达作为记忆系统激活的标志，在进入肠道几分钟内就会被激活，因而非常适合肠道疾病检测。
生物传感器在IBD动物模型中的验证
通过#结肠炎# 小鼠模型，作者对细菌传感器检测化学诱导的胃肠道炎症进行了体内评估。在DSS诱导的炎症发生后，通过灌胃的方式将NO生物传感器递送进入小鼠体内，然后通过流式细胞术分析从粪便中回收的GFP阳性细胞百分比。结果显示，与对照组健康小鼠相比，DSS处理过的小鼠粪便中GFP阳性细胞比例明显增加 。研究人员还关注了结肠炎模型中炎症随时间推移的变化过程，并进行了独立验证实验。此外，作者利用#细菌传感器# 检测了ROS、硫代硫酸盐和四硫代酸盐等物质在炎症进展过程中的变化。为了验证传感器在生猪疾病模型中的有效性，研究人员通过缺血再灌注损伤实验引发猪肠道炎症，然后将细菌传感器直接注射到猪的肠腔中进行检测。测试结果显示传感器可以对不同浓度的NO和其他瞬态分子进行检测 （图2B）。这证明细菌传感器在炎症环境中表现良好，能够检测到NO以及其他#胃肠道炎症# 标志物，可用于疾病模型的监测和诊断。
细菌-电子传感器药丸的集成
为了将细菌传感器推向临床应用，研究团队制作了一种细菌电子药丸。具体来说，研究人员设计了一种尺寸和外形符合已验证的不可变形剂型的系统，通过定制的微电子生物发光检测器及数据读取优化，将微电子生物发光探测器与外置在药丸外壳的细菌传感器集成在一起。
通过特殊的外壳和肠内薄膜设计，在保证细菌活性的同时，实现营养物质和分析物的有效交换，将产生的光信号传到微电子探测器；另一方面在药丸摄入和通过胃部时，肠内薄膜可以防止低pH值的溶液侵入药丸。模拟摄入实验证明电子药丸在体内可以稳定存在。此外，研究人员还利用luxCDABE操纵子构建了多个传感器，可以实现多种生物标志物的同步检测。体外和体内测试试验中，集成的电子药丸能够成功检测到目标分析物的存在，并进行实时的无线传输。为了进一步模拟复杂的胃肠道环境，研究人员将集成装置在猪小肠中进行了体内测试，实验设计可以远程监测肠道中的生物分子达4小时之久。结果显示，集成装置能够在恶劣的肠道环境中有效检测到目标分析物。
图1.微型胶囊开发和肠道瞬态介质检测的示意图。BM：IBD生物标志物；BS：细菌生物传感器。
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