胃腸道設(shè)備(如支架、內(nèi)窺管、氣球和藥物輸送系統(tǒng))可以幫助臨床醫(yī)生治療各種疾病。但是目前可用的觸發(fā)藥物在特定地點(diǎn)和時(shí)間釋放的方法，或觸發(fā)設(shè)備拆卸或改變形狀的方法往往很慢，這可能會(huì)限制這些工具的效果。

布萊根婦女醫(yī)院和麻省理工學(xué)院的研究人員正在設(shè)計(jì)一種可以通過(guò)攝入一種溫暖的液體來(lái)觸發(fā)分解成更小的碎片然后以便于排出體外的裝置。研究小組在臨床前模型的概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了兩種設(shè)備——一種設(shè)備可以在食道中釋放藥物后改變構(gòu)象，從而通過(guò)食管;另一種設(shè)備可以在胃中平靜地待著，直到被有意觸發(fā)。該研究結(jié)果發(fā)表在《Science Translational Medicine》雜志上。

“我們對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題很感興趣:當(dāng)你攝入熱液體時(shí)，它沿著食道進(jìn)入胃部時(shí)會(huì)發(fā)生什么。”該研究共同通訊作者、布萊根婦女醫(yī)院胃腸病學(xué)家和胃腸病學(xué)部門(mén)的生物醫(yī)學(xué)工程師C. Giovanni Traverso博士說(shuō)道。“我們發(fā)現(xiàn)，在本質(zhì)上有兩個(gè)區(qū)域——食道和胃——這意味著我們可以用溫水精確地控制和觸發(fā)這兩個(gè)區(qū)域的胃腸道設(shè)備。”

該團(tuán)隊(duì)測(cè)試的第一個(gè)設(shè)備的靈感來(lái)自一朵盛開(kāi)的花。這種膠囊大小的設(shè)備具有花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)，當(dāng)攝入熱液體時(shí)，它可以像花蕾一樣閉合。在豬身上進(jìn)行測(cè)試的原型機(jī)可以在食道內(nèi)展開(kāi)，與食道壁接觸，釋放裝有模型藥物的微針。當(dāng)使用溫水時(shí)，原型機(jī)完全關(guān)閉并從食道進(jìn)入胃。第二個(gè)測(cè)試裝置是一個(gè)高度靈活的胃常駐裝置，能夠延長(zhǎng)藥物的釋放——該裝置可以在胃中停留數(shù)周并釋放常規(guī)劑量的藥物。攝入一種溫暖的液體并不會(huì)干擾該設(shè)備的功能，但如果在內(nèi)窺鏡的幫助下直接向胃中噴射溫水，有助于將該設(shè)備分解成可以安全通過(guò)豬模型胃腸道的碎片。

“我們的方法是采用可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)原則作為開(kāi)發(fā)具有快速和強(qiáng)烈響應(yīng)的胃腸道(gastrointestinal，GI)給藥技術(shù)的新方法，這種材料的形狀和體積可以通過(guò)熱驅(qū)動(dòng)而發(fā)生相當(dāng)大的改變。”第一作者、麻省理工Langer實(shí)驗(yàn)室的博士后助理Sahab Babaee說(shuō)道。

作者指出，盡管目前的工作提供了一個(gè)概念的證明，但還需要額外的測(cè)試來(lái)表征人類(lèi)的散熱特性。該團(tuán)隊(duì)目前正在確定和優(yōu)化條件。“目前，許多胃裝置需要通過(guò)食管取出來(lái)。我們預(yù)計(jì)，溫度觸發(fā)系統(tǒng)將引領(lǐng)下一代支架、藥物輸送和胃腸道傳感系統(tǒng)的發(fā)展。”Traverso說(shuō)道。