一种喷雾凝胶可以使微创手术更简单、更安全

在内窥镜手术中使用，GastroShield可以帮助防止胃肠道组织衰弱引起的并发症。

　　

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。

“我们的组织响应粘合剂技术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，提供长达数天的损伤保护，以防止息肉切除后的并发症，以及其他有胃肠道出血风险的伤口。”麻省理工学院医学工程与科学研究所首席研究科学家、哈佛医学院医学副教授、该论文的资深作者Natalie Artzi说。

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。Natalie Artzi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。

该研究发表在《Advanced Materials》杂志上。IMES主任Elazer Edelman和Artzi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。

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。