新的光敏材料可以消除移除胃肠装置所需的一些内窥镜手术

马萨诸塞州剑桥——各种医疗设备可以被插入胃肠道，以治疗、诊断或监测胃肠道疾病。一旦工作完成，其中许多必须通过内窥镜手术移除。但是，麻省理工学院的工程师们现在已经找到了一种方法，当这些设备暴露在可摄入的led灯的光时，可以触发这些设备在体内分解。

新方法基于研究人员设计的光敏水凝胶。研究人员表示，将这种材料集成到医疗设备中可以避免许多内窥镜手术，并可以为医生在不再需要或无法正常工作时移除设备提供更快、更容易的方法。

“我们正在开发一种可以驻留在胃肠道中的系统。作为其中的一部分，我们正在寻求开发不同的方法来触发胃肠道内设备的拆卸，而无需大手术。”这项研究的高级作者、布莱根妇女医院的胃肠病学专家、机械工程助理教授Giovanni Travoso说。

在一项对猪的研究中，研究人员表明，由这种光敏水凝胶制成的设备在暴露于小型led的蓝光或紫外光后会被触发分解。

麻省理工学院科赫综合癌症研究所博士后Ritu Raman是这篇论文的主要作者，这篇论文发表于今天《科学进展》。本文的其他作者是前技术助理Tiffany Hua、周建林、Tina Esfandiary和Vance Soares。技术助理德克兰格温(Declan Gwynne)、乔伊柯林斯(Joy Collins)和西达尔塔塔芒(Siddartha Tamang)；研究生西蒙帕约维奇；艾莉森海沃德，兽医，比较医学系；戴维科赫研究所的罗伯特兰格教授说。

受控故障

在过去的几年里，Traverso和Langer开发了许多可消化的装置，这些装置被设计成可以长时间保留在胃肠道中。他们还研究了控制此类设备故障的各种策略，包括基于pH值或温度变化或暴露于某些化学物质的方法。

Traverso说，“鉴于我们对开发可以在胃肠道中长期存在的系统的兴趣，我们将继续研究一系列方法，以促进这些系统在出现不良反应或不再需要时的清除。”.“我们实际上正在研究不同的触发器，它们是如何执行的，以及它们是否可以应用于不同的设置。”

在这项研究中，研究人员探索了一种基于光的触发器，他们认为与以前的方法相比，这种触发器可以提供一些优势。一个潜在的优势是，光可以在一定距离内工作，不需要与分解的材料直接接触。同样，光线通常不会穿透胃肠道，所以不会意外触发。

为了创造这种新材料，拉曼设计了一种光敏水凝胶，这种水凝胶是由兰格实验室的前博士后、现任科罗拉多大学博尔德分校化学和生物工程教授克里斯蒂安塞思(Kristi Anseth)开发的材料制成的。这种聚合物凝胶包含一种化学键，当暴露于405到365纳米(蓝色到紫外线)的波长范围时，这种化学键会断裂。

拉曼决定，与其制造一种仅由这种光聚合物组成的材料，不如用它将更强的成分(如聚丙烯酰胺)连接在一起。这使得整体材料更耐用，但当暴露于正确波长的光时，仍然允许它破裂或变弱。她还将这种材料构造成“双重网络”，其中一个聚合物网络包围另一个。

“你必须先形成一个聚合物网络，然后在它周围形成另一个聚合物网络，所以这真的很纠结，”拉曼说。这使得它非常坚韧和有弹性。"

可以通过改变凝胶的组成来调节材料的性质。当材料中光敏粘合剂的比例较高时，其对光的响应会分解得更快，但其机械强度也更弱。研究人员还可以通过使用不同波长的光来控制分解材料所需的时间。蓝光工作缓慢，但它对紫外线损伤敏感的细胞造成的风险较小。

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