可摄入光电子胶囊与工程菌双向通讯实现炎症性肠病的智能诊疗

来自国际团队的研究人员开发了一种智能手机控制的"可摄入光电子胶囊"，通过构建"细菌-光学-电子"双向信号处理链，成功实现肠道内工程化大肠杆菌Nissle 1917(E. coli Nissle 1917)的实时监测与调控。该研究利用光遗传学改造菌株检测猪肠道炎症相关一氧化氮(NO)，并通过胶囊将生物发光信号转换为电信号传输至智能手机；反向则通过手机信号激活胶囊LED照射，诱导工程菌表达抗炎纳米抗体治疗结肠炎。这项合成生物学与光电子学的跨界融合为数字健康监测与精准干预提供了新范式。

这项突破性研究构建了一个令人惊叹的"细菌-光学-电子"信号传导系统。科学家们对大肠杆菌Nissle 1917(Escherichia coli Nissle 1917)进行光遗传学(optogenetics)改造，使其能够检测猪肠道中与炎症相关的一氧化氮(NO)并产生生物发光信号。这些信号被一种可吞服的智能胶囊捕获，这个胶囊实际上是个微型光电子实验室，能够将细菌发出的光信号转换为无线电信导，实时传输到研究人员的智能手机上。

更有趣的是，这个系统实现了双向对话。当智能手机接收到炎症信号后，可以反向发送指令激活胶囊中的LED光源。这些特定波长的光就像"开关"一样，能精确调控肠道内工程菌的行为，促使它们表达并分泌抗炎纳米抗体(nanobody)，成功缓解实验猪的结肠炎症状。

该技术巧妙地将合成生物学(synthetic biology)与微型电子设备相结合，创建了一个完整的诊断-治疗闭环系统。光遗传学改造的微生物充当"活体传感器"，可摄入胶囊作为"信号翻译官"，智能手机则成为"控制中枢"，三者协同工作实现了对肠道微环境的实时监控与精准干预。这种创新方法为未来数字健康(digital health)的发展开辟了新途径，特别是在炎症性肠病(IBD)等慢性疾病的长期管理方面展现出巨大潜力。