新材料可以使结肠息肉更容易切除

在美国，每年有超过1500万例结肠镜检查，其中至少有20%的肠镜检查是由胃肠病学家完成的，目的是清除结肠的癌前病变。消除这些早期病变，即息肉，是预防结肠癌发展的最好方法。

为了降低手术过程中结肠撕裂的风险，医生通常会在病变下方注射盐水，形成一个“缓冲”，将息肉抬起，以便更容易安全地取出。然而，这种缓冲不会持续太久。

麻省理工学院的研究人员现在设计出了一种替代方案——一种溶液可以作为液体注射，但一旦进入组织就会变成固体凝胶，创造出更稳定、更持久的缓冲。

“真正使一个巨大的差异的胃肠病学家执行程序,以确保他们有一个稳定的区域可以使用内窥镜切除工具,“乔凡尼Traverso说,麻省理工学院机械工程系助理教授和布莱根妇女医院胃肠病学家。

特拉弗索是这项研究的资深作者，该研究发表在7月30日出版的《先进科学》杂志上。这项研究的主要作者是前麻省理工学院博士后Yan Pang和Jinyao Liu。其他作者还包括麻省理工学院本科生Zaina Moussa，技术助理Joy Collins，前技术员Shane McDonnell，比较医学兽医Alison Hayward, Brigham and Women ‘s Hospital胃肠病学家Kunal Jajoo和David H. Koch Institute教授Robert Langer。

一个稳定的缓冲

虽然许多结肠息肉是无害的，但如果不切除，有些息肉最终会癌变。胃肠病学家经常在常规结肠镜检查中使用套索样工具在切断组织之前将其捕获，从而完成这一过程。

这种手术有撕裂结肠粘膜的风险，这就是为什么医生通常会在粘膜下注射盐水，将息肉从结肠表面移除。

特拉弗索说:“这样做的目的是将这些组织层简单地分离开来，这样就会使一个组织有一小块凸起的区域，这样就更容易捕捉到病变。”“挑战在于盐很快就会消散，所以我们没有足够的时间进去干预，可能需要重新注入盐。”

复杂的病变可能需要10到20分钟才能去除，甚至更久，但盐垫只能持续几分钟。研究人员试图通过添加明胶和纤维素等增稠剂来延长坐垫的使用寿命，但这些增稠剂很难通过用于手术的细针注射。

为了克服这个问题，麻省理工学院的团队决定创造一种剪切变薄的凝胶。在正常情况下，这些材料是半固态凝胶，但当外力作用于它们时，它们的粘度降低，更容易流动。这意味着这种物质可以很容易地通过一根细针注射，一旦进入结肠组织，就会变成固体凝胶。

剪切减薄凝胶可以由许多不同类型的材料制成。为了达到这个目的，研究人员决定将两种生物相容的材料组合起来，这两种材料可以形成凝胶——Laponite，一种用于化妆品和其他产品的粉状粘土，以及alginate，一种从藻类中提取的多糖。

“我们选择这些材料是因为它们是生物相容的，它们允许我们调整凝胶的流动行为，”庞说。

利用这些材料，研究人员创造了一种剪切变薄的凝胶，可以在猪身上注射，形成一个超过一个小时的稳定缓冲。这将给胃肠病学家更多的时间来清除息肉。

“否则，你注射生理盐水，然后换工具，当你准备好时，组织又变平了。安全切除肿瘤变得非常困难，”特拉弗索说。

约翰霍普金斯医学院的医学和神经科学教授Jay Pasricha说，这种方法可以为手术切除过程中保持病灶升高提供“一个优雅的解决方案”。

“这是一个日益增长的未被满足的需求，”Pasricha说，他没有参与这项研究。“在过去的十年里，我们已经转向尝试从结肠内窥镜切除更复杂的肿瘤，而不是通过传统的手术方式。如果能有一种材料在整个手术过程中都能使用，那就太好了。”

控制粘度

通过改变凝胶成分的组成，研究人员可以控制诸如粘度之类的特性，粘度会影响缓冲层保持稳定的时间。如果能延长使用寿命，这种注射凝胶可以用于缩小胃肠道，防止胃酸倒流，或通过让人感到饱腹感来帮助减肥。特拉弗索说，它还可能被用于向肠道输送药物。

研究人员还发现，这种物质对猪没有有害的副作用，他们希望在未来三到五年内开始在人类患者身上进行试验。

特拉弗索说:“我们认为这是一种可以很快进入病人体内的药物。”“我们真的很兴奋能把它向前推进。”

这项研究由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、亚历山大·冯·洪堡基金会(Alexander von Humboldt Foundation)、布里格姆女子医院(Brigham and Women’s Hospital)肠胃病学部门和麻省理工学院机械工程系资助。