El diagnòstic precoç i el control de patologies gastrointestinals ha incrementat la demanda de les colonoscòpies com a mètode diagnòstic de malalties com el càncer colorectal, un dels tumors més diagnosticats i una malaltia creixent a tot el món. S’estima que en el que portem de 2025 s’han realitzat aproximadament més d'1,9 milions de colonoscòpies a tot el món, però la demanda creixent i les llistes d’espera són cada cop més grans -a Espanya pot superar els 150 dies- i el fet que moltes persones eviten el procediment a causa de la preparació que requereix i del seu caràcter invasiu, fa que científics de tot el món explorin altres vies per poder detectar malalties intestinals sense necessitat d’un endoscopi. És el cas d’un grup d’investigadors de la Universitat de Ciència i Tecnologia de l’Est de la Xina, que han desenvolupat un sensor compost per diminutes microesferes plenes de bacteris capaços de detectar marcadors de malalties gastrointestinals. Aquestes petites píndoles, administrades per via oral, també contenen partícules magnètiques que en faciliten la recollida en les femtes. Després de ser excretat per ratolins amb colitis, el sensor bacterià va detectar hemorràgia gastrointestinal en qüestió de minuts. Els investigadors afirmen que els bacteris del sensor podrien adaptar-se per detectar altres malalties intestinals. L’estudi obre una via a poder disposar d’un mètode no invasiu per diagnosticar malalties gastrointestinals sense necessitat de recórrer a la colonoscòpia.
“Aquesta tecnologia proporciona un nou paradigma per a la detecció ràpida i no invasiva de malalties gastrointestinals”, afirma Ying Zhou, coautora de l’estudi, publicat a la revista nord-americana ACS Sensors (la Societat Química Estatunidenca). Els biosensors bacterians representen una via prometedora per a la detecció de biomarcadors de malalties gastrointestinals; tanmateix, la seva administració oral directa es veu limitada per desafiaments com la biodisponibilitat, la seguretat i les interaccions amb la complexa microbiota intestinal. “Per abordar aquests problemes, vam desenvolupar MagGel-BS, una plataforma de biosensors bacterians encapsulats en hidrogel magnètic. Aquest sistema híbrid combina un hidrogel d’alginat biocompatible per encapsular tant partícules magnètiques com biosensors bacterians, cosa que en facilita la detecció precisa de biomarcadors de malalties”. L’estudi destaca que l’hidrogel millora significativament l’estabilitat, incrementant la viabilitat bacteriana en el fluid gàstric fins a deu vegades. Utilitzant bacteris sensibles a l’hemo, MagGel-BS va aconseguir detectar hemorràgia gastrointestinal en ratolins en només 20 minuts, una millora significativa en comparació amb els biosensors no encapsulats, que requerien diverses hores.
Els investigadors autors de l’estudi utilitzen bacteris genèticament modificats encapsulats dins de microesferes d’alginat de sodi, un espessidor segur i àmpliament utilitzat en aliments, capaços de detectar biomarcadors de la malaltia, com l’hemo, un component dels glòbuls vermells que indica sagnat intestinal. El procés crea diminuts sensors de microesferes d’hidrogel que es poden extreure fàcilment de les femtes amb un imant després del seu pas pel cos. Les proves inicials van mostrar que l’hidrogel protegia els bacteris dels fluids digestius simulats, però també permetia que l’hemo interactués amb el sensor bacterià, provocant-ne l’emissió de llum. Anteriorment, els investigadors havien desenvolupat bacteris sensibles a l’hemo que emeten llum en presència de sang, però aquests sensors bacterians es degraden en el sistema digestiu i són difícils de recollir.
L’equip va administrar les microesferes per via oral a ratolins amb colitis, que representaven diferents nivells de la malaltia, des d’absència d’activitat fins a estadis greus. Després de recórrer el sistema gastrointestinal dels animals, els investigadors van recuperar els sensors de les femtes mitjançant un imant i van descobrir que el procés de neteja i anàlisis del senyal es va completar en només 25 minuts, també van trobar que a mesura que progressava l’etapa de la malaltia, augmentava la intensitat de la llum produïda pel sensor, cosa que indicava una major quantitat d’hemo en models de ratolí amb colitis més avançada. Tanmateix, les avaluacions realitzades en ratolins sans als quals se’ls va administrar el sensor van indicar que les microesferes eren biocompatibles i segures.
"És important destacar que MagGel-BS no va mostrar respostes immunitàries ni efectes adversos in vivo", afirma l'estudi, que són aquells efectes no desitjats o negatius que es produeixen dins d’un organisme viu després de l’administració d’un medicament, tractament o intervenció. Aquests poden variar des de reaccions lleus, com nàusees o erupcions cutànies, fins a reaccions greus com dany orgànic, al·lèrgies severes o fins i tot la mort. Es consideren in vivo perquè es produeixen en sistemes biològics complexos, en contrast amb els estudis in vitro, que es fan en condicions controlades fora de l’organisme, com en tubs d’assaig.