科学界日益认识到，胃肠道不仅仅是消化器官，它还深度参与体内激素、免疫细胞甚至神经递质的产生，对情绪与大脑功能有重要影响。因此，肠道中的生物标志物，如短链脂肪酸（代谢综合征指标）和细胞因子（炎症指标），在疾病诊断和治疗中具有重要价值。
然而，目前尚无技术能够在人体内实时、非侵入性地对这些分子信息进行全面监测。传统方法如粪便分析和肠道活检，不仅侵入性强、成本高，也难以实现整个肠道的动态追踪。
为此，美国加州理工学院的工程师团队开发出一款名为“PillTrek”的智能胶囊。该胶囊尺寸仅为7毫米 × 25毫米，比目前用于肠镜检查的胶囊摄像头还要小，却能实现包括pH值、温度、葡萄糖以及神经递质（如血清素）在内的多种生化参数的检测。
“我们设计这个胶囊平台是为了实现高度通用的电化学传感功能，”加州理工医工系教授、Heritage医学研究机构研究员高炜（Wei Gao）表示，“它能够在肠道这种复杂环境中测量代谢物、离子、激素，甚至有可能监测蛋白质。”
据《自然电子学》（Nature Electronics）2025年发表的研究论文介绍，PillTrek的核心是一个微型无线电化学工作站，内含低功耗电子设备和可更换传感器模块。研究人员在动物模型中验证了其在体内动态测量pH、温度、葡萄糖和血清素的能力。
高炜团队还开发了一种可将低成本传感器3D打印在塑料基底上的技术，可用于PillTrek传感器的规模化生产。未来，该团队还将与论文合著者、加州理工电气与医工系教授Azita Emami合作，研究如何进一步优化无线供电和电子元件，以实现更小、更节能的版本。
研究第一作者为加州理工医工博士后Jihong Min与韩国科学技术院（KAIST）在读博士Hyunah Ahn。其他合作者还包括来自UCLA大卫·格芬医学院和KAIST的研究人员。
这一创新成果有望为肠道疾病的精准监测与干预带来变革性进展，也为“肠-脑轴”研究提供了全新技术平台。
参考文献：Jihong Min et al, Continuous biochemical profiling of the gastrointestinal tract using an integrated smart capsule, Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01407-0
编辑：王洪
排版：李丽
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