Peneliti telah mengembangkan mikrosfer hidrogel kecil yang dapat ditelan berisi bakteri rekayasa yang bersinar saat bertemu darah di usus, berpotensi menawarkan cara cepat dan non-invasif untuk memantau penyakit usus. Dalam model tikus kolitis, sensor mendeteksi heme —komponen darah— dalam hitungan menit dan menghasilkan sinyal lebih kuat seiring meningkatnya keparahan penyakit.
Penyakit saluran cerna, termasuk kanker kolorektal dan penyakit radang usus seperti kolitis, memengaruhi jutaan orang di AS dan dapat menyebabkan pendarahan usus, diare, dan kram perut. Diagnosis standar emas saat ini untuk banyak kondisi saluran cerna bawah adalah kolonoskopi, di mana endoskop dengan kamera dimasukkan ke usus besar. Meskipun bernilai klinis, sifat invasif prosedur dan persiapan usus yang diperlukan membuat beberapa pasien menghindarinya, menurut American Chemical Society.
Untuk mengeksplorasi pendekatan yang lebih lembut, peneliti termasuk Ying Zhou, Bang-Ce Ye, dan Zhen-Ping Zou telah membantu mengembangkan sensor bakteri yang memancarkan cahaya saat mendeteksi heme, komponen sel darah merah yang menandakan pendarahan usus. Versi sebelumnya dari sensor bakteri ini cenderung rusak di saluran pencernaan dan sulit dipulihkan setelah melewati tubuh.
Dalam karya baru, yang dilaporkan di ACS Sensors, tim membungkus bakteri rekayasa detektor heme mereka bersama partikel magnetis di dalam tetesan kecil natrium alginat, agen pengental yang banyak digunakan dalam makanan. Proses ini menghasilkan mikrosfer hidrogel yang kuat yang dapat melintasi saluran cerna. Dalam uji laboratorium menggunakan cairan pencernaan simulasi, lapisan hidrogel melindungi bakteri sambil masih memungkinkan heme mencapainya dan memicu sinyal cahaya.
Peneliti kemudian memberikan mikrosfer secara oral ke model tikus kolitis yang mewakili aktivitas penyakit dari tidak ada hingga parah. Setelah mikrosfer melewati usus hewan, tim mengambil partikel dari feses menggunakan magnet. Pembersihan dan analisis sinyal memakan waktu sekitar 25 menit. Dalam eksperimen ini, sensor menghasilkan sinyal cahaya lebih terang pada tikus dengan kolitis lebih lanjut, menunjukkan kadar heme lebih tinggi, sementara uji pada tikus sehat menunjukkan bahwa mikrosfer biokompatibel dan tidak menyebabkan kerusakan nyata.
“Teknologi ini menyediakan paradigma baru untuk deteksi cepat dan non-invasif penyakit saluran cerna,” kata Ying Zhou, penulis bersama studi, dalam pernyataan yang dirilis oleh American Chemical Society.
Studi berjudul “Magnetic Hydrogel: Enhanced Bacterial Biosensor for Speedy Gut Disease Detection,” muncul di ACS Sensors (2025; DOI: 10.1021/acssensors.5c01813). Menurut laporan ACS dan ScienceDaily tentang karya tersebut, mikrosfer bakteri yang dikapsul belum diuji pada manusia, tetapi peneliti mengatakan sensor serupa pada akhirnya dapat membantu mendiagnosis penyakit saluran cerna, memantau respons pasien terhadap pengobatan, dan melacak perubahan penyakit seiring waktu. Penulis mengakui dana dari National Natural Science Foundation of China, National Key Research and Development Program of China, dan China Postdoctoral Science Foundation.
Pada tahap ini, para ahli menekankan bahwa temuan didasarkan pada studi hewan, dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah “pil” bakteri seperti itu suatu hari bisa menjadi pelengkap atau alternatif praktis untuk beberapa penilaian berbasis kolonoskopi dalam praktik klinis.
