ABSTRACT Transient molecules in the gastrointestinal (GI) tract, such as nitric oxide and hydrogen sulfide, are key signals and mediators of inflammatory bowel disease (IBD). Because these molecules are extremely short-lived in the body, they are difficult to detect. To track these reactive molecules in the GI tract, we have developed a miniaturized device that integrates genetically-engineered probiotic biosensors with a custom-designed photodetector and readout chip. Leveraging the molecular specificity of living sensors, we genetically encoded bacteria to respond to IBD-associated molecules by luminescing. Low-power electronic readout circuits (nanowatt power) integrated into the device convert the light from just 1 μL of bacterial culture into a wireless signal. We demonstrate biosensor monitoring in the GI tract of small and large animal models and integration of all components into a sub-1.4 cm 3 ingestible form factor capable of supporting wireless communication. The wireless detection of short-lived, disease-associated molecules could support earlier diagnosis of disease than is currently possible, more accurate tracking of disease progression, and more timely communication between patient and their care team supporting remote personalized care.

Biotechnology for Sustainable Materials, positioned at the forefront of environmentally conscious practices, is pivotal in realizing the objectives of Sustainable Development Goal 12 (Responsible Consumption and Production).Sustainable materials are essential components in the quest for environmentally responsible practices.These materials, derived from renewable sources or recycled content, aim to minimize adverse environmental impacts throughout their life cycle.They contribute to the circular economy by prioritizing reuse, recycling, and closed-loop systems.Sustainable materials are characterized by low carbon footprints, biodegradability, and the ability to be recycled without compromising integrity.Biotechnological innovations play a pivotal role in developing materials derived from renewable sources or repurposed waste, aligning with the principles of sustainability.Biotechnology facilitates the production of plantand microbe-based biopolymers, bioplastics, and other biomaterials with enhanced environmental credentials.This critical intersection of sustainable materials and biotechnology not only addresses immediate environmental concerns but also shapes a circular economy, promoting efficient resource use and waste reduction.BMC, part of Springer Nature, symbolizes a commitment to excellence in scientific publishing.