中国科学家研制出一种可吞服的光电子胶囊，首次建立了人类与肠道内工程菌之间稳定可靠的双向信号交流系统，这一突破由天津大学王汉杰、刘夺团队与西北农林科技大学杜涛峰团队共同完成，研究成果近期发表于国际顶级期刊《自然·微生物学》。

　　借助该系统，人类不仅能远程接收工程菌发出的健康信号，还能向其发送精准指令，实现对肠道微生物的主动调控。这项在生物医学工程领域取得的重大进展，为未来实时监测肠道健康、动态诊疗疾病提供了全新的技术路径。

　　人体肠道内栖息着数以亿计的微生物，它们深刻影响着宿主的健康、免疫乃至行为情绪。然而，由于肠道结构复杂，实时观测和干预这些微生物一直很难实现。“打个比喻，人类肠道内复杂的结构使得微生物在其中如同深海的鱼群，要想检测和控制，难度都很大，”天津大学王汉杰教授形象地描述了这一困境。

　　传统的肠道微生物研究主要依赖粪便菌群分析。刘夺教授补充道：“这种方法犹如在海滩上捡贝壳，虽然可以在一定程度上了解深海的信息，但无法在肠道内直接与微生物展开互动。”科学家们一直寻求突破这一限制。

　　经过二十余年胶囊内镜技术的探索，研究团队提出了创新构想——利用基因工程改造肠道微生物，使其能作为感知疾病的“哨兵”或干预疾病的“工兵”，并通过一种可吞服的电子胶囊作为“指挥艇”，在肠道内接收微生物信息并发送指令。

　　王汉杰、刘夺团队联合西北农林科技大学杜涛峰团队，成功将构想转化为现实，构建了基于光信号的双向交流模式。

　　该胶囊利用光信号进行通信，这是团队经过深思熟虑后做的决定。团队核心成员张新宇博士解释：“人类肠道中本身不存在光信号，可以作为人类与特定微生物种群之间的‘加密语言’。”他进一步说明，“而电子胶囊就是‘同声传译’，帮助完成细菌的光学语言到人类可读的信号之间的转化。”

　　工程菌在感知特定状况（如疾病标志物）后会发出光信号。电子胶囊内置精密的光电传感器和信号放大器捕捉并增强这些信号。张新宇表示：“电子胶囊能将微生物的光学语言翻译成电流，并将信号通过蓝牙无线传输，实时发送到人们的手机APP上。”

　　研究人员为工程菌设计了基因回路，使其能“听懂”特定光指令。电子胶囊通过内置LED发出预设模式的光信号。工程菌借助光感受蛋白识别指令，并执行相应任务，如产生治疗性纳米抗体。

　　为验证系统可靠性，团队进行了从体外模拟到猪体内实验的严格测试。“为验证这一解决方法是否行得通，科研人员进行了从人体体外模拟到猪体内实验的验证。”结果表明，“无论是在体外模拟实验，还是猪肠道测试，细菌的发光强度越大，胶囊能读取的光电流数值也越大。”信号接收准确可靠。

　　在关键的猪肠炎疾病模型测试中，该技术的应用价值凸显。刘夺教授指出：“研究表明，利用工程菌到电子胶囊之间的信息传递，比传统的粪便检测快1到2天。”

　　这一显著的速度优势使得研究人员能够通过手机APP及时接收到疾病信号，并立即远程下达干预指令，“使研究人员能及时利用手机控制肠炎的干预，并更好缓解炎症”。

　　此项成果不仅实现了技术的突破，更展现出广阔前景。刘夺教授表示：“本研究建立的电子胶囊是一个灵活的‘指挥艇’；下一步，微生物的感知可以按照人们的实际需求灵活展开设计。”

　　王汉杰教授展望：“在未来，电子胶囊有望作为一个数字化的智慧平台，通过接入AI、云数据等新技术，帮助人们更智能地调控微生物的功能，从而以精准、动态的方式为疾病的诊断与治疗提供新策略。”

　　专家表示，这项由中国科学家主导的研究，成功跨越了从被动观测肠道微生物到主动远程调控的关键一步，为未来的数字诊断和治疗解决方案奠定了坚实基础。