Smart undertøy for å måle kostholdsindusert hydrogensulfidproduksjon

H₂s er et sirkulerende signalmolekyl som spiller mange roller i menneskets fysiologi. H₂s produsert eksogent av tarmen mikrobiota påvirker menneskers helse ved å modulere systemisk H₂s biotilgjengelighet på en diettavhengig måte. Flere bevislinjer antyder at overdreven tarmmikrobiell H₂s -produksjon kan være etiologisk involvert i et bredt spekter av sykdommer, fra tykktarmskreft til ulcerøs kolitt. Imidlertid har forskning på de helserelevante effektene av tarmmikrobialt produsert H₂s blitt begrenset av tekniske begrensninger.

GAP: Nåværende teknikker for å måle tarmmikrobiell H₂s -produksjon er upresis, invasiv og har begrenset tidsmessig oppløsning, noe som hindrer evnen til å dekonjutere hvordan tarmmikrobiell H₂s -produksjon både påvirker menneskers helse og påvirkes av faktorer som kosthold. Gassøs rektal avløp (Flatus) er et ideelt, men likevel uutnyttet biospesial for å måle tarmmikrobiell H₂s -produksjon.

Foreløpige bevis: For å muliggjøre målinger av sanntid av tarmmikrobiell H₂s -produksjon i Flatus, utvikler etterforskerne et bærbart apparat kalt "Smart Underwear". Den smarte undertøyanordningen er grunnleggende forskjellig fra tidligere metoder som brukes til å måle tarmmikrobiell H₂s -produksjon. Den smarte undertøyanordningen bruker en rekke metalloksydgasssensorer kombinert med et flerlagsfiltreringssystem for selektivt å måle H₂s ved å sammenligne signalet fra filtrerte og ufiltrerte sensorer. Det smarte undertøyssensor -arrayet blir fulgt utsiden av en deltakers undertøy ved siden av perineum. Gjennom in vitro og menneskelig bruk av validering har etterforskerne vist muligheten for det smarte undertøyet V1-prototypen for å måle tarmmikrobiell H₂s-produksjon i Flatus og har vist at enheten har potensiell nytte i humane kohortstudier som et ikke-invasivt apparat.

Det langsiktige målet med denne studien er å utvikle en validert smart undertøyanordning som måler sanntids tarmmikrobiell hydrogensulfid (H₂S) produksjon som er lydhør overfor kostholdsendringer og i stand til å forutsi patofysiologiske utfall.

Etterforskerne vil validere den smarte prototypeanordningen for smarte undertøyer ved bruk av strukturert kostholdsmodulering av H₂s -produksjon.

Mål: Gjennomfør en randomisert kontrollert fôringsforsøk for å evaluere evnen til det smarte undertøyanordningen til å kvantifisere kostholdsinduserte endringer i tarmmikrobiell H₂s-produksjon.

Hypotese: Etterforskerne antar at den smarte undertøyanordningen vil oppdage høyere H₂s konsentrasjoner i Flatus under et høyt cystein -kostholdsinngrep sammenlignet med en lav cystein kostholdsinngrep.

Metoder: Etterforskerne vil benytte en randomisert crossover -fôringsforsøk med to armer designet for å kontrastere tarmmikrobiell H₂s -produksjon ved å modulere kostholdscystein mens de kontrollerer andre kostholdsfaktorer (totale kalorier og næringsstoffer). Etterforskerne har utført omfattende bakgrunnsforskning for å bestemme at modulering av cystein er det mest effektive middelet til å produsere en diettindusert kontrast i H₂s-produksjonen. Deltakerne vil bruke den smarte undertøyanordningen under kostholdsinngrepene, noe som gir en streng evaluering av enhetens evne til å oppdage kostholdsinduserte endringer av tarmmikrobiell H₂s-produksjon i Flatus.