告别粪便样本！纽约大学利用3D打印胶囊直接检测小肠中隐藏的细菌

2025年9月12日，南极熊获悉，美国纽约大学阿布扎比分校的研究人员开发了一款名为“CORAL”的可食用3D打印胶囊，可以收集小肠中的细菌样本，比单独的粪便测试更能清晰地了解肠道微生物群，为肠道微生物群研究带来全新可能。

△相关研究已发表在《Device》期刊，题目为“使用具有弯曲格子的可摄入装置进行被动肠道微生物组采样”（传送门）

受珊瑚启发的药丸可以捕获微生物

这款3D打印胶囊旨在进入消化道中通常难以通过侵入性操作研究的区域。CORAL直径为2.1毫米，长度为8.2毫米，它结构围绕着一个受珊瑚礁启发的重复性格子设计。该胶囊采用投影微立体光刻技术（PµSL），由波士顿微制造公司（BMF）的设备一次性制造完成，孔径约为80-100 µm。当胶囊在肠道中穿行时，这些孔隙作为捕获陷阱，无需任何电子设备或移动部件即可收集细菌和体液。

△用于小肠微生物采样的CORAL胶囊概念设计

在Aashish R. Jha和Khalil B. Ramadi的带领下，研究团队设计该装置的外壳可容纳约25 µL物质，核心部分则可容纳4 µL。计算机模拟显示，螺旋状格子结构实现了流动与滞留之间的理想平衡，产生约30 Pa的压差。这一压差足以将微生物吸入胶囊内部，同时防止它们被液体冲走。

△CORAL精准采集肠道微生物组样本

在大鼠实验中，胶囊经过特殊包衣处理，仅在小肠区域才开始溶解。实验动物最多可吞服六粒胶囊，未出现任何堵塞现象，所有胶囊均可在排泄后通过磁铁完整回收。肠道组织检测表明，3D打印设备通过后未造成可见损伤。

△CORAL胶囊的体内评估

3D打印仿生胶囊无感采样

DNA测序结果证实，CORAL所捕获的是粪便中缺乏的小肠微生物群落。样本中富含厚壁菌门和乳酸杆菌等适于上肠道酸性环境的菌属，而粪便中则更多为拟杆菌门和瘤胃球菌等典型大肠菌群。这些发现突显了仅依赖粪便样本进行研究可能遗漏大量微生物信息。

通过从其它难以触及区域分离微生物，CORAL提供了一种更安全、更直接研究上肠道的方法。这种设计完全基于结构而非电子元件，意味着它具备大规模生产并应用于人体的潜力。人体适用版本的尺寸将与标准胶囊药丸类似，孔径保持不变，但容量更大。

研究人员表示，这项技术有助于深入理解小肠细菌对健康、疾病乃至心理健康的影响。尽管仍需进一步研究验证它在人体中的应用，但本研究证明，一种简单的被动结构设计能够有效揭示微生物群中难以触及的组成部分。