马萨诸塞州剑桥市-可以将各种医疗设备插入胃肠道，以治疗，诊断或监测胃肠道疾病。一旦完成工作，其中许多必须通过内窥镜手术切除。但是，麻省理工学院的工程师现在想出了一种方法，当这些设备暴露于来自可摄入LED的光时，触发它们在体内分解。

新方法基于研究人员设计的光敏水凝胶。研究人员说，将这种材料整合到医疗设备中可以避免许多内窥镜检查程序，并且可以在医生不再需要或无法正常工作时为他们提供一种更快捷，更轻松的方法来移除设备。

“我们正在开发一套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式来触发胃肠道中的设备拆卸，而无需进行大手术。 ”，机械工程学助理教授，布莱根妇女医院的肠胃病学家，研究的高级作者乔瓦尼·特拉沃索说。

在对猪的一项研究中，研究人员表明，用这种光敏水凝胶制成的设备在暴露于小型LED的蓝色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的博士后Ritu Raman是该论文的主要作者，该论文今天发表在《科学进展》上。该论文的其他作者是前技术助理华iff华(Tiffany Hua)，周健林，蒂娜(Tina Esfandiary)和万斯·苏亚雷斯(Vance Soares);技术助理Declan Gwynne，Joy Collins和Siddartha Tamang;研究生Simo Pajovic;比较医学系兽医Alison Hayward;大卫·科赫研究所(David H. Koch Institute)教授罗伯特·兰格(Robert Langer)。

受控故障

在过去的几年中，Traverso和Langer开发了许多可消化的设备，这些设备旨在在胃肠道中保留很长时间。他们还研究了多种策略来控制此类设备的故障，包括基于pH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，以在发生不良反应或不再需要它们时促进这些系统的清除。” 。“我们实际上正在研究不同的触发器，它们如何执行，以及是否可以将它们应用于不同的设置。”

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，它可以提供一些优势。一个潜在的优势是，光可以在一定距离外起作用，并且不需要与被分解的材料直接接触。同样，光通常不会穿透胃肠道，因此不会偶然触发。

为了创造这种新材料，拉曼设计了一种光敏水凝胶，该水凝胶是由克里斯蒂·安塞斯(Kristi Anseth)实验室开发的一种材料制成的，克里斯蒂安塞斯(Kristi Anseth)是前朗格实验室的博士后，现在是科罗拉多大学博尔德分校的化学与生物工程学教授。这种聚合物凝胶包含一个化学键，当暴露在405到365纳米(蓝色至紫外线)的波长范围内时，该化学键会断裂。

拉曼决定，与其制造仅由这种光敏聚合物组成的材料，不如将其用于将更强的组分(如聚丙烯酰胺)连接在一起。这使整体材料更耐用，但当暴露于正确波长的光下时，仍然允许其破裂或变弱。她还将该材料构造为“双重网络”，其中一个聚合物网络围绕着另一个。

拉曼说：“您要先形成一个聚合物网络，然后再在其周围形成另一个聚合物网络，所以它确实很纠结。这使其非常坚韧且富有弹性。”

可以通过改变凝胶的组成来调整材料的性能。当光敏连接剂占材料的比例更高时，它对光的响应会更快分解，但机械强度也较弱。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。蓝光的工作速度较慢，但​​对敏感于紫外线损害的细胞造成的风险较小。