马萨诸塞州剑桥 - 每年在美国进行超过1500万次结肠镜检查，其中至少有20%的胃肠病学家最终消除了结肠癌前病变。消除这些称为息肉的早期病变是预防结肠癌发展的最佳方法。

为了降低在此过程中撕裂结肠的风险，医生经常将生理盐水溶液注入病灶下方的空间，形成一个“垫子”，可以提升息肉，使其更容易安全移除。然而，这种缓冲不会持续很长时间。

麻省理工学院的研究人员现在设计了一种替代方案 - 一种可以作为液体注入的溶液，但一旦到达组织就会变成固体凝胶，从而形成更稳定，更持久的缓冲。

麻省理工学院机械工程系助理教授，胃肠病学家Giovanni Traverso说：“这对于正在进行手术的胃肠病学家来说确实有很大的不同，以确保他们可以使用内窥镜工具切除一个稳定的区域。”布莱根妇女医院。

Traverso是该研究的高级作者，该研究发表在7月30日的Advanced Science杂志上。该研究的主要作者是前麻省理工学院博士后的Yan Pang和Jinyao Liu。其他作者包括麻省理工学院本科生Zaina Moussa，技术合作伙伴Joy Collins，前技术员Shane McDonnell，比较医学兽医Alison Hayward，Brigham和妇女医院胃肠病学家Kunal Jajoo以及David H. Koch研究所教授R​​obert Langer。

稳定的垫子

虽然许多结肠息肉是无害的，但如果不去除，一些最终会变成癌症。胃肠病学家经常在常规结肠镜检查期间执行此程序，使用套索式工具在切除组织之前对组织进行圈套。

这种手术有一些撕裂结肠内膜的风险，这就是为什么医生通常将盐水注入衬里正下方的区域，称为粘膜下层空间，将息肉抬离结肠表面。

“这样做可以简单地将这些组织层分开，它可以提供一点凸起的区域，因此更容易诱捕病变，”Traverso说。“挑战是盐水很快消失，所以我们并没有足够的时间进入和干预，可能需要重新注射生理盐水。”

复杂的病变可能需要10到20分钟才能消除，甚至更长，但盐水垫只能持续几分钟。研究人员试图通过添加明胶和纤维素等增稠剂来使垫子寿命更长，但这些垫子很难通过用于手术的窄针注射。

为了解决这个问题，麻省理工学院的团队决定制造剪切稀化凝胶。这些材料在正常条件下是半固体凝胶，但是当施加力时，它们的粘度降低并且它们更容易流动。这意味着材料可以通过狭窄的针头轻松注射，然后一旦进入结肠组织就会变回固体凝胶。

剪切稀化凝胶可以由许多不同类型的材料制成。为此，研究人员决定将两种可形成凝胶的生物相容性材料组合 - Laponite，一种用于化妆品和其他产品的粉状粘土，以及藻酸盐，一种来自藻类的多糖。

“我们选择这些材料是因为它们具有生物相容性，它们可以让我们调整所得凝胶的流动行为，”Pang说。

使用这些材料，研究人员创造了一种剪切稀化凝胶，可以在猪身上注射并形成一个多小时的稳定垫子。这将使胃肠病学家有更多时间去除任何息肉。

“否则，你注射生理盐水，然后更换工具，当你准备好时，组织就会变得扁平。安全地切除东西变得非常困难，”Traverso说。

控制粘度

通过改变凝胶成分的组成，研究人员可以控制粘度等特性，这会影响缓冲垫保持稳定的时间。如果使用时间更长，这种可注射凝胶可用于缩小胃肠道等应用，可用于预防胃酸反流或通过让人感觉饱腹来帮助减轻体重。Traverso说，它还可能用于向肠道输送药物。

研究人员还发现该材料对猪没有有害的副作用，他们希望在未来三到五年内开始对人类患者进行试验。