Employing smart underwear to measure gut microbial hydrogen sulfide production
利用智能内衣测量肠道微生物硫化氢的产生量
基本信息
- 批准号:10425072
- 负责人:
- 金额:$ 22.82万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-06-10 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAnogenital regionBiological AvailabilityCaloriesClinical TrialsCohort StudiesCollectionColorectal CancerComplexCoupledCysteineDevicesDietDietary FactorsDietary InterventionDiseaseEnzymesEtiologyFiltrationFlatulenceFutureGasesGoalsHealthHumanHydrogenHydrogen SulfideIn VitroIntakeMeasurementMeasuresMetabolismMethaneMethodsMiniaturizationNoiseNutrientOutcomeParticipantPhasePhysiologicalPhysiologyPlayProductionRandomizedResearchRoleSignal TransductionSignaling MoleculeSourceSystemTechniquesTestingTimeUlcerative ColitisValidationarmcomparison interventiondesigndietaryexperiencefeedingflexibilitygut microbiotahuman microbiotametal oxidemicrobialmicrobiomeminiaturized deviceprecision nutritionprototyperectalsensorsoftware developmenttemporal measurementtrimethylaminewearable device
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
The circulating gasotransmitter H₂S is endogenously produced by tightly-regulated human enzymes and
exogenously produced in a diet-dependent manner by the human microbiota. Exogenous H2S production by
the human gut microbiota influences human health by modulating systemic H2S bioavailability. Excessive gut
microbial H2S production is hypothesized to be involved in the etiology of colorectal cancer and Ulcerative
Colitis. Our understanding of how gut microbially produced H₂S affects human health remains incomplete
because current measurement techniques are imprecise, invasive, require biospecimen collection, and have
limited temporal resolution. In this proposal, our objective is to address this gap by developing a research-
grade wearable Smart Underwear device that enables long-term real time measurements of gut microbial H₂S
production in gaseous rectal effluent (flatus). Flatus are an untapped source for measuring gut microbial H2S
production. We have demonstrated that the Smart Underwear v1 prototype can precisely measure
physiologically-relevant concentrations of H2S in vitro. When worn by humans, the Smart Underwear v1
prototype detects flatus with an excellent signal-to-noise ratio and is able to estimate the concentration of H2S
in each flatus. In the R21 phase, we propose to develop a second revision Smart Underwear prototype for
clinical trials through miniaturization, software development, and incorporation of flexible materials. In addition,
we propose to conduct a user experience trial to gauge the user acceptance and test the reliability of the Smart
Underwear device when worn by humans. In the R33 phase, we will use the Smart Underwear v2 prototype
developed in the R21 phase to test the hypothesis that the Smart Underwear device can detect diet-induced
alterations in gut microbial H2S production using a randomized controlled feeding trial that contrasts gut
microbial H₂S production by modulating dietary cysteine intake. The completion of the proposed goals will lead
to the first wearable device that enables long-term real time measurements of gut microbial H2S production.
This will facilitate the design of personalized dietary interventions to rationally modulate gut microbial H₂S
production and benefit future studies seeking to untangle the complex interactions between gut microbial H2S
production and disease.
项目概要/摘要
循环气体递质 H2S 是由严格调控的人体酶内源性产生的,
人类微生物群以依赖饮食的方式外源产生 H2S。
人类肠道微生物群通过调节肠道内过多的硫化氢生物利用度来影响人类健康。
微生物产生的 H2S 被重新发现与结直肠癌和溃疡的病因有关
结肠炎。我们对肠道微生物产生的硫化氢如何影响人类健康的了解仍然不完整。
因为当前的测量技术不精确、具有侵入性、需要采集生物样本并且具有
在这项提案中,我们的目标是通过开发一项研究来解决这一差距。
级可穿戴智能内衣设备,可长期实时测量肠道微生物 H2S
直肠排气(肠胃胀气)中产生的气体是测量肠道微生物 H2S 的尚未开发的来源。
我们已经证明智能内衣 v1 原型可以精确测量。
人类穿着智能内衣 v1 时的 H2S 体外生理相关浓度。
原型机以出色的信噪比检测肠胃气,并能够估计 H2S 的浓度
在 R21 阶段,我们建议开发第二版智能内衣原型。
通过小型化、软件开发和柔性材料的结合进行临床试验。
我们建议进行用户体验试验,以衡量用户的接受度并测试智能的可靠性
人类穿着的内衣设备在R33阶段,我们将使用智能内衣v2原型。
R21阶段开发的目的是测试智能内衣设备可以检测饮食引起的假设
使用与肠道对比的随机对照喂养试验来改变肠道微生物 H2S 的产生
通过调节膳食半胱氨酸摄入量来生产微生物 H2S 将导致所提出的目标的完成。
首款可长期实时测量肠道微生物 H2S 产生的可穿戴设备。
这将有助于设计个性化饮食干预措施,以合理调节肠道微生物 H2S
生产并有益于未来寻求解开肠道微生物 H2S 之间复杂相互作用的研究
生产和疾病。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
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