Nature Electronics | 探索肠道健康新前沿：微型可吞服传感器GISMO

在快节奏的现代生活中，肠道健康日益受到关注，因为它与我们的整体健康乃至多种疾病（如炎症、微生物失调、肠道癌症）息息相关。然而，长期以来，我们缺乏有效、无创的体内方法来实时监测肠道内部的细微变化。现在，一项发表在《自然电子学》（Nature Electronics）上的突破性研究，为我们带来了希望——一款名为GISMO（Gastrointestinal Smart Module）的微型可吞服传感器。这项技术有望彻底改变我们对肠道健康的理解和疾病的监测方式。

• 氧化还原电位（ORP）传感器： 这是GISMO的核心，能够直接测量肠道内的氧化还原平衡。ORP值越高表示氧化环境，越低则表示还原环境。

• 电化学参比电极、pH传感器和温度传感器： 这些辅助传感器共同工作，提供肠道内环境的多维度数据，其中温度变化还能用于确认胶囊是否已离开胃部。

• 无线通信模块： 胶囊能够将数据实时无线传输到一个佩戴在体外的接收器，确保数据的高覆盖率和连续性。

• 体外验证： 研究人员在标准溶液和猪的胃肠道液体中对ORP和pH传感器进行了测试。结果显示，GISMO传感器与商业传感器的测量结果高度一致，证明了其在模拟肠道环境下的测量精度。

• 动物模型验证： 在猪的活体实验中，GISMO成功区分了胃、小肠和大肠中不同的氧化还原环境——胃部呈氧化性，小肠略微还原，大肠则表现出强还原性。特别值得一提的是，研究发现ORP数据可以辅助定位胶囊在肠道中的位置，弥补了单纯依靠pH值进行定位的不足。

通过对大量人体数据的分析，研究首次建立了健康人肠道不同区域的氧化还原电位参考值：

• 胃部： 平均ORP为162±70 mV（氧化环境），95%的人体数据低于230 mV。

• 小肠： 平均ORP为-126±60 mV（轻微还原环境），95%的人体数据高于-26 mV。

• 大肠： 平均ORP为-360±16 mV（强还原环境），95%的人体数据高于-323 mV。

这些基线数据为未来研究提供了宝贵的参考，有助于识别肠道功能紊乱（如炎症或微生物失调）时氧化还原平衡的偏移。研究还发现，个体间的ORP信号存在显著差异，这可能反映了不同个体稳定的生理或解剖学特性。

GISMO传感器的问世，为肠道健康领域带来了前所未有的机遇。它不仅能帮助我们更深入地了解肠道微生物组的功能和动态，还可能在以下方面发挥关键作用：

• 疾病监测与诊断： 通过监测肠道内的ORP变化，GISMO有望成为炎症、微生物失调等胃肠道疾病的早期预警和客观量化工具，辅助医生进行更精准的诊断和监测。

• 药物开发与干预： 该技术可用于评估药物在肠道不同区域的释放和吸收情况，优化药物配方，并为营养干预、益生菌治疗等提供科学依据。

• 个性化健康管理： 结合ORP数据，我们可以实现更个性化的肠道健康评估，为每个人提供定制化的健康建议。

当然，任何新技术都有其局限性。GISMO目前无法在特定位置长时间停留测量，且其非特异性测量结果可能需要结合其他临床评估才能提供精确诊断。此外，对于存在肠道狭窄的患者，仍需谨慎使用，并密切监测。

尽管存在这些挑战，GISMO传感器以其无创、高通量和实时监测的优势，填补了现有技术空白。未来，随着进一步的临床研究，GISMO有望成为我们日常健康管理和疾病防治中不可或缺的医疗科技利器，为人类肠道健康带来新的篇章。

▼参考文献

Even, A., Minderhoud, R., Torfs, T. et al. Measurements of redox balance along the gut using a miniaturized ingestible sensor. Nature Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41928-025-01411-4