可喷洒凝胶可以使微创手术更简单、更安全

每年有超过 2000 万美国人接受结肠镜检查，在许多情况下，医生最终会切除 2 厘米或更大的息肉，需要额外的护理。这种手术大大降低了结肠癌的总体发病率，但并非没有并发症，因为患者在手术期间和手术后都可能出现消化道出血。

为了防止这些并发症的发生，麻省理工学院的研究人员开发了一种新的凝胶GastroShield，可以通过内窥镜喷洒到手术部位。这种凝胶形成坚韧但灵活的保护层，作为受损区域的屏障。该材料可防止延迟出血并增强组织的机械完整性。

麻省理工学院医学工程与科学研究所首席研究科学家 Natalie Artzi 说：“我们的组织响应性粘合剂技术旨在通过互补的共价和离子相互作用以及物理相互作用与组织相互作用，以在数天内提供长时间的病变保护，以防止息肉切除后的并发症，以及胃肠道中其他有出血风险的伤口。 哈佛医学院医学副教授，该论文的资深作者。

在一项动物研究中，研究人员表明，GastroShield应用程序与当前的内窥镜手术无缝集成，并提供三到七天的伤口保护，帮助组织在手术后愈合。Artzi和研究小组的其他成员创办了一家名为BioDevek的公司，该公司现在计划进一步开发用于人类的材料。

BioDevek首席执行官Gonzalo Muñoz Taboada和BioDevek首席科学家Daniel Dahis是该研究的主要作者，该研究发表在《 先进材料》杂志上。麻省理工学院医学工程与科学的Edward J. Poitras教授、IMES主任Elazer Edelman和Artzi实验室的前博士后Pere Dosta也是该论文的作者。

胶粘剂凝胶

常规结肠癌筛查通常可发现小的癌前息肉，可以在它们癌变之前将其切除。这通常使用内窥镜完成。如果在息肉切除过程中发生任何出血，医生可以烧灼伤口以密封伤口，但这种方法会产生疤痕，可能会延迟愈合，并导致额外的并发症。

此外，在一些患者中，出血直到手术后几天才会发生。这可能很危险，可能需要患者返回医院接受额外治疗。其他患者可能会出现小撕裂，导致肠内容物渗入腹部，这可能导致严重感染，需要紧急护理。

当需要组织加固时，医生通常会插入金属夹将组织固定在一起，但这些夹子不能用于较大的息肉，而且并不总是有效。开发一种可以密封手术伤口的凝胶的努力没有成功，主要是因为材料不能粘附在手术部位超过 24 小时。

麻省理工学院的团队测试了数十种材料组合，他们认为这些材料可能具有适合这种用途的特性。他们希望找到能够显示出足够低粘度的配方，以便于输送并通过适合商业内窥镜的导管末端的喷嘴喷射。同时，在组织接触时，该配方应立即形成牢固的凝胶，牢固地粘附在组织上。他们还希望凝胶具有足够的柔韧性，以承受消化道蠕动和流经的食物产生的力。

研究人员提出了一个成功的组合，其中包括一种称为多元镍的聚合物，这是一种嵌段共聚物，可以自组装成称为胶束的球体。这些聚合物的末端含有多个胺基团，这些胺基团最终位于胶束的表面。凝胶的第二种成分是氧化葡聚糖，这是一种多糖，可以与铌状胶束的胺基形成牢固但可逆的键。

喷洒时，这些材料会立即相互反应并与胃肠道内壁发生反应，在不到五秒钟的时间内形成固体凝胶。构成凝胶的胶束具有“自我修复”功能，可以通过暂时分解然后重新组装来吸收它们从蠕动运动和食物沿着消化道移动时遇到的力。

“为了获得符合设计标准并可以通过现有结肠镜输送的材料，我们筛选了材料库，以了解不同参数如何影响凝胶、粘附、保留和相容性，”Artzi 说。

保护层

该凝胶还可以承受消化道中的低pH值和酶活性，并在自愈时保护组织免受恶劣环境的影响，这突显了其用于其他高出血风险胃肠道伤口的潜力，例如胃溃疡，每年影响超过400万美国人。

在动物试验中，研究人员发现，用新凝胶治疗的每只动物都表现出快速密封，并且在治疗后的一周内没有穿孔、渗漏或出血。该材料持续了大约五天，之后随着手术伤口愈合，它与顶层组织一起脱落。

研究人员还进行了几项生物相容性研究，发现凝胶不会引起任何不良影响。

“这项新技术的一个关键特征是我们的目标，即使其具有转化性。GastroShield被设计为以液体形式储存在即用型套件中。此外，它不需要任何活化、光或触发溶液来形成凝胶，旨在使内窥镜使用变得简单快捷，“目前正在领导 GastroShield 转化工作的 Muñoz 说。

BioDevek现在正致力于进一步开发可能用于患者的材料。Artzi说，除了在结肠镜检查中的潜在用途外，这种凝胶还可用于治疗胃溃疡和炎症性疾病，如克罗恩病，或用于输送抗癌药物。

该研究部分由美国国家科学基金会资助。