每年有超过2000万美国人接受结肠镜检查，在许多情况下，医生最终切除了2厘米或更大的息肉，需要额外的护理。该手术大大降低了结肠癌的总发病率，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胃肠道出血。
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。这种凝胶形成一层坚韧而灵活的保护层，作为受损区域的屏障。这种材料可以防止延迟出血，并加强组织的机械完整性。
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3至7天的伤口保护，帮助手术后组织愈合。阿兹和研究小组的其他成员已经成立了一家名为BioDevek的公司，该公司现在计划进一步开发用于人类的材料。
BioDevek的首席执行官Gonzalo Muñoz Taboada和BioDevek的首席科学家Daniel Dahis是这项研究的主要作者，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爱德华·j·波伊特拉斯教授、IMES主任埃拉泽·埃德尔曼(Elazer Edelman)和阿兹实验室前博士后Pere Dosta也是这篇论文的作者。
胶凝胶
常规结肠癌筛查通常会发现小的癌前息肉，可以在癌变前将其切除。这通常是通过内窥镜来完成的。如果在息肉切除过程中出现出血，医生可以烧灼伤口以密封，但这种方法会留下疤痕，可能会延迟愈合，并导致其他并发症。
此外，在一些患者中，出血直到手术后几天才发生。这可能是危险的，可能需要患者返回医院接受额外治疗。其他患者可能出现细小的撕裂，导致肠道内容物渗漏到腹部，这可能导致严重的感染，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并没有成功，主要是因为这种材料不能在手术部位粘附超过24小时。
麻省理工学院的研究小组测试了几十种材料的组合，他们认为这些材料具有适合这种用途的特性。他们希望找到一种粘度足够低的配方，以便通过商用内窥镜导管末端的喷嘴轻松输送和喷射。同时，在组织接触，该配方应立即形成一个坚韧的凝胶，牢固地附着在组织。他们还希望凝胶具有足够的柔韧性，能够承受消化道蠕动运动和流过的食物所产生的力量。
研究人员提出了一种获胜的组合，其中包括一种称为pluronic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，这些胺基位于胶束的表面。凝胶的第二种成分是氧化右旋糖酐，它是一种多糖，可以与pluronic胶束的胺基形成牢固但可逆的键。
当喷射时，这些材料会立即相互反应，并与胃肠道内壁反应，在不到5秒的时间内形成固体凝胶。组成凝胶的胶束是“自我修复”的，可以吸收它们从蠕动运动和沿着消化道移动的食物中遇到的力，通过暂时分解然后重新组装。
“为了获得一种符合设计标准的材料，并且可以通过现有的结肠镜输送，我们筛选了材料库，以了解不同的参数如何影响凝胶、粘附、保留和相容性，”Artzi说。
保护层
这种凝胶还能承受消化道的低pH值和酶活性，并在这种恶劣环境中保护组织，同时自我愈合，强调了它在其他出血风险高的胃肠道伤口上的应用潜力，比如胃溃疡，每年有超过400万美国人受到胃溃疡的影响。
在动物试验中，研究人员发现，每只接受这种新凝胶治疗的动物都表现出快速密封，在治疗后的一周内没有穿孔、渗漏或出血。这种材料持续了大约五天，之后随着手术伤口愈合，它和最上层的组织一起脱落。
研究人员还进行了几项生物相容性研究，发现这种凝胶不会产生任何不良反应。
“这项新技术的一个关键特点是我们的目标是使其转化。GastroShield被设计成以液体形式储存在即用型试剂盒中。此外，它不需要任何激活、光或触发溶液来形成凝胶，旨在使内窥镜使用变得简单快速，”Muñoz说，他目前领导着GastroShield的转化工作。
目前，BioDevek正致力于进一步开发这种材料，以供患者使用。Artzi说，除了在结肠镜检查中的潜在用途外，这种凝胶也可用于治疗胃溃疡和炎症性疾病，如克罗恩病，或用于输送癌症药物。
这项研究的部分资金由美国国家科学基金会提供。
