新型可吞咽設備實現腸道神經無創刺激

[jlee42]

科學家們長期以來面臨研究腸道神經系統（被稱為"第二大腦"）時無法避免的困境——現有研究方法具有侵入性且需要複雜手術，這嚴重阻礙了對腸道正常功能的研究。
"目前研究腸道神經功能的任何方法都過於粗糙。" 紐約大學研究員Khalil Ramadi指出，「我們缺乏有效的研究工具。 "由Ramadi團隊開發的新型可吞咽設備ICOPS（Ingestible Controlled Optogenetic Stimulation）成功突破技術瓶頸，通過直接向腸道遞送靶向光刺激，實現了對腸神經系統（調控腸道功能的神經網路）的無線光學刺激。
這項技術能夠精確照亮腸道特定區域，啟動相應神經細胞。 研究人員可藉此
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觀察這些細胞如何調控消化過程，為治療胃輕癱（胃排空延遲）、代謝疾病及進食障礙等疾病提供新靶點。 相較於需要植入光纖的侵入性傳統方法，該技術展現出革命性改進。 通過光遺傳學技術（使特定細胞對光敏感），患者只需吞服搭載LED的智慧藥丸即可實現神經啟動。
"我們可以先對特定細胞進行光敏感轉染，隨後隨時吞服這種'光藥丸'激活目標細胞。" Ramadi解釋道。 該研究團隊在《Advanced Materials Technologies》發表的論文中，展示了這種非手術平臺如何控制腸道神經系統。 雖然光遺傳學技術自2000年代初已用於腦科學研究，但這是首個針對腸道的無線光學刺激平臺。
ICOPS設備採用創新的無線供電設計，通過體外發射器的磁感應獲取能量。 這種無電池結構使設備能微型化至適合大鼠測試。 "我們的膠囊完全自主3D列印製造，無需潔淨室設施。" 論文第一作者Mohamed Elsherif強調，"這種可擴展的設計首次實現了可在自由活動動物體內無線操作的啮齿類動物級可吞咽膠囊。 "
這項技術不僅具有重要研究價值，更可能帶來新療法。 "現有促動力藥/抗動力葯缺乏特異性。" Ramadi指出，「我們只能整體調節腸道運動，無法靶向特定區域。 "腸道特定區域的神經激活不僅能觸發影響代謝的激素變化，還可能為代謝疾病和進食障礙提供新治療路徑。
設備在消化道內自然通
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過1-2天，其平臺還可拓展至電刺激和靶向給葯。 儘管臨床應用預計仍需十年，但這項研究為理解腸道複雜神經網路奠定了重要基礎。 研究團隊還開發了包括FLASH（電刺激膠囊）和IMAG（磁定位膠囊）在內的系列可吞咽技術，而ICOPS通過光遺傳學實現了更高精度的神經控制。