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)藥物在特定地點和時間釋放的方法，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)計一種可以通過攝入一種溫暖的液體來觸發(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證實驗中測試了兩種設(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。

“我們對一個簡單的問題很感興趣:當(dāng)你攝入熱液體時，它沿著食道進入胃部時會發(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)部門的生物醫(yī)學(xué)工程師C. Giovanni Traverso博士說道。“我們發(fā)現(xiàn)，在本質(zhì)上有兩個區(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)這兩個區(qū)域的胃腸道設(shè)備。”

該團隊測試的第一個設(shè)備的靈感來自一朵盛開的花。這種膠囊大小的設(shè)備具有花瓣狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)攝入熱液體時，它可以像花蕾一樣閉合。在豬身上進行測試的原型機可以在食道內(nèi)展開，與食道壁接觸，釋放裝有模型藥物的微針。當(dāng)使用溫水時，原型機完全關(guān)閉并從食道進入胃。第二個測試裝置是一個高度靈活的胃常駐裝置，能夠延長藥物的釋放——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)計原則作為開發(fā)具有快速和強烈響應(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熱驅(qū)動而發(fā)生相當(dāng)大的改變。”第一作者、麻省理工Langer實驗室的博士后助理Sahab Babaee說道。

作者指出，盡管目前的工作提供了一個概念的證明，但還需要額外的測試來表征人類的散熱特性。該團隊目前正在確定和優(yōu)化條件。“目前，許多胃裝置需要通過食管取出來。我們預(yù)計，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說道。