image: 感知胃肠疾病的微球传感器悬浮于溶液中（左），随后被磁铁吸附到试管侧壁（右），使研究人员能轻松地从生物样本中回收它们。 view more
Credit: 改编自 2025 年《ACS Sensors》, DOI: 10.1021/acssensors.5c01813
结肠镜检查新发展 — 研究人员在《ACS Sensors》期刊发表的报告中称，他们开发出一种传感器，由装载着血敏细菌的微球构成，该细菌可检测胃肠道疾病的标志物。这种可口服的微型“药丸”还含有磁性颗粒，使其易于从粪便中回收。在患有结肠炎的小鼠模型中，该细菌传感器在被排泄出来后几分钟内便检测到了胃肠道出血。研究人员表示，该传感器中的细菌可以改造用于检测其他肠道疾病。
研究合著者周英指出：“这项技术为快速无创检测胃肠道疾病提供了全新途径。”
在美国，数百万人患有结直肠癌或炎症性肠病（包括结肠炎），这些疾病可能导致肠道出血、腹泻和痉挛。目前的金标准诊断方式是使用内窥镜进行结肠镜检查，即通过末端装有摄像头的柔性导管插入大肠进行检测。尽管具有重要临床价值，但许多人因繁琐的术前准备和检查的侵入性而拒绝接受该程序。周英、叶邦策、邹振平及其团队正在开发更温和的检测方法，即利用可感知疾病生物标志物的细菌（如红细胞成分血红素，该物质是肠道出血的标志）。
在此前研究中，研究人员开发的血敏细菌会遇血发光，但在消化系统中易分解且难以回收。在当前研究中，团队将血红素检测菌与磁性颗粒共同封装于海藻酸钠小球（一种食品增稠剂）中。该工艺制备出微型水凝胶微球传感器，在通过生物体后，可借助磁铁轻松从粪便中分离回收。初步测试表明，水凝胶能有效保护细菌免受模拟消化液侵蚀，同时允许血红素与细菌传感器接触，产生发光反应。
随后，研究团队将微球口服给予不同严重程度（从无活动性病变到重度阶段）的结肠炎小鼠模型。微球通过动物胃肠道系统后，研究人员通过磁铁从粪便中回收了传感器，并发现：
- 微球清洗与信号分析全程仅需约 25 分钟。
- 随着疾病阶段进展，传感器发出的光信号强度同步增强，这表明在更严重的结肠炎小鼠模型中检测到更高浓度的血红素。
- 对服用传感器的健康小鼠的评估证实，微球具有良好的生物相容性与安全性。
尽管该传感器仍需人体试验验证，但研究人员指出，这种细菌传感器封装技术未来有望用于胃肠道疾病诊断及治疗效果与疾病进展监测。
作者感谢中国自然科学基金会、中国国家重点研发计划和中国博士后科学 基金会。
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Journal
ACS Sensors
Article Title
“Magnetic Hydrogel: Enhanced Bacterial Biosensor for Speedy Gut Diseases Detection”
Article Publication Date
19-Nov-2025