بیش از 20 میلیون آمریکایی هر سال تحت غربالگری کولونوسکوپی قرار می‌گیرند و در بسیاری از این موارد، پزشکان در نهایت پولیپ‌هایی را که 2 سانتی‌متر یا بزرگ‌تر هستند و به مراقبت‌های بیشتری نیاز دارند، خارج می‌کنند. این روش تا حد زیادی شیوع کلی سرطان روده بزرگ را کاهش داده است، اما بدون عارضه نیست، زیرا بیماران ممکن است خونریزی گوارشی را در حین و بعد از عمل تجربه کنند.

به امید جلوگیری از بروز این عوارض، محققان MIT ژل جدیدی به نام GastroShield ساخته اند که می تواند از طریق آندوسکوپ بر روی محل های جراحی اسپری شود. این ژل یک لایه محافظ سخت اما انعطاف پذیر را تشکیل می دهد که به عنوان محافظی برای ناحیه آسیب دیده عمل می کند. این ماده از خونریزی تاخیری جلوگیری می کند و یکپارچگی مکانیکی بافت را تقویت می کند.

فناوری چسب پاسخگو به بافت ما برای تعامل با بافت از طریق فعل و انفعالات کووالانسی و یونی و همچنین فعل و انفعالات فیزیکی برای محافظت طولانی مدت از ضایعه در طول روز برای جلوگیری از عوارض پس از برداشتن پولیپ و سایر زخم‌هایی که در معرض خطر خونریزی در سراسر دستگاه گوارش هستند، مهندسی شده است. “

ناتالی آرتزی، دانشمند پژوهشی اصلی در موسسه مهندسی و علوم پزشکی MIT، دانشیار پزشکی در دانشکده پزشکی هاروارد و نویسنده ارشد مقاله

در یک مطالعه حیوانی، محققان نشان دادند که برنامه GastroShield به طور یکپارچه با روش‌های آندوسکوپی کنونی ادغام می‌شود و برای سه تا هفت روز از زخم محافظت می‌کند و به بهبود بافت پس از جراحی کمک می‌کند. آرتزی و سایر اعضای تیم تحقیقاتی شرکتی به نام BioDevek راه اندازی کرده اند که اکنون قصد دارد این ماده را برای استفاده در انسان توسعه دهد.

Gonzalo Muñoz Taboada، مدیر عامل BioDevek، و Daniel Dahis، دانشمند ارشد در BioDevek، نویسندگان اصلی این مطالعه هستند که در مجله منتشر شده است. مواد پیشرفته. Elazer Edelman، استاد Edward J. Poitras در مهندسی پزشکی و علوم در MIT و مدیر IMES، و Pere Dosta، ​​یک فوق دکترای سابق در آزمایشگاه Artzi، نیز نویسندگان مقاله هستند.

ژل های چسبنده

غربالگری های معمول سرطان روده بزرگ اغلب پولیپ های پیش سرطانی کوچکی را نشان می دهد که می توان آنها را قبل از تبدیل شدن به سرطان برداشت. این معمولا با استفاده از آندوسکوپ انجام می شود. اگر در حین برداشتن پولیپ خونریزی اتفاق بیفتد، پزشکان می‌توانند زخم را سوزانده تا آن را ببندند، اما این روش زخمی ایجاد می‌کند که ممکن است بهبودی را به تأخیر بیندازد و منجر به عوارض اضافی شود.

علاوه بر این، در برخی از بیماران، خونریزی تا چند روز پس از عمل رخ نمی دهد. این می تواند خطرناک باشد و ممکن است بیماران را برای درمان اضافی به بیمارستان بازگرداند. سایر بیماران ممکن است پارگی های کوچکی ایجاد کنند که منجر به نشت محتویات روده به داخل شکم می شود که می تواند منجر به عفونت شدید شود و نیاز به مراقبت های اورژانسی دارد.

هنگامی که به تقویت بافت نیاز است، پزشکان اغلب گیره های فلزی را برای نگه داشتن بافت در کنار هم قرار می دهند، اما این گیره ها را نمی توان با پولیپ های بزرگتر استفاده کرد و همیشه موثر نیستند. تلاش‌ها برای ساخت ژلی که بتواند زخم‌های جراحی را ببندد موفقیت‌آمیز نبوده است، عمدتاً به این دلیل که مواد بیش از 24 ساعت به محل جراحی نمی‌چسبند.

تیم MIT ده‌ها ترکیب از مواد را آزمایش کردند که فکر می‌کردند می‌توانند خواص مناسبی برای این استفاده داشته باشند. آن‌ها می‌خواستند فرمول‌هایی بیابند که ویسکوزیته کافی را نشان دهد تا به راحتی تحویل داده شود و از طریق یک نازل در انتهای یک کاتتر که داخل آندوسکوپ‌های تجاری قرار می‌گیرد اسپری شود. به طور همزمان، پس از تماس با بافت، این فرمول باید فوراً یک ژل سفت تشکیل دهد که به شدت به بافت می‌چسبد. آنها همچنین می خواستند ژل به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد که بتواند در برابر نیروهای ایجاد شده توسط حرکات پریستالتیک دستگاه گوارش و مواد غذایی که در آن جریان دارد مقاومت کند.

محققان به ترکیبی برنده دست یافتند که شامل پلیمری به نام پلورونیک است که نوعی کوپلیمر بلوکی است که می تواند خود به خود به شکل کره هایی به نام میسل جمع شود. انتهای این پلیمرها حاوی چندین گروه آمین است که به سطح میسل ها ختم می شود. دومین جزء ژل، دکستران اکسید شده است، یک پلی ساکارید که می تواند پیوندهای قوی اما قابل برگشت با گروه های آمین میسل های پلورونیک ایجاد کند.

هنگامی که این مواد اسپری می شوند، فوراً با یکدیگر و با پوشش دستگاه گوارش واکنش داده و در کمتر از پنج ثانیه یک ژل جامد تشکیل می دهند. میسل‌هایی که ژل را تشکیل می‌دهند «خود ترمیم‌شونده» هستند و می‌توانند نیروهایی را که در اثر حرکات پریستالتیک و حرکت غذا در امتداد دستگاه گوارش با آن مواجه می‌شوند، با شکستن موقت و سپس جمع‌آوری مجدد جذب کنند.

آرتزی می‌گوید: «برای به دست آوردن ماده‌ای که مطابق با معیارهای طراحی باشد و بتوان آن را از طریق کولونوسکوپ‌های موجود تحویل داد، ما از طریق کتابخانه‌های مواد غربالگری کردیم تا بفهمیم که چگونه پارامترهای مختلف بر ژل، چسبندگی، ماندگاری و سازگاری تأثیر می‌گذارند.

یک لایه محافظ

این ژل همچنین می تواند PH پایین و فعالیت آنزیمی در دستگاه گوارش را تحمل کند و بافت را از آن محیط خشن محافظت کند در حالی که خود را التیام می بخشد، که بر پتانسیل آن برای استفاده در سایر زخم های گوارشی در معرض خطر بالای خونریزی، مانند زخم معده، تاکید می کند. سالانه بیش از 4 میلیون آمریکایی

در آزمایش‌هایی که روی حیوانات انجام شد، محققان دریافتند که هر حیوانی که با ژل جدید درمان می‌شود، آب‌بندی سریع نشان می‌دهد و هیچ سوراخ، نشتی یا خونریزی در هفته بعد از درمان وجود ندارد. این ماده حدود 5 روز دوام آورد و پس از آن به همراه لایه بالایی بافت با بهبود زخم های جراحی از بین رفت.

محققان همچنین چندین مطالعه زیست سازگاری را انجام دادند و دریافتند که این ژل هیچ گونه عوارض جانبی ایجاد نمی کند.

یکی از ویژگی‌های کلیدی این فناوری جدید، هدف ما از ترجمه آن است. GastroShield به گونه‌ای طراحی شده است که به شکل مایع در یک کیت آماده برای استفاده ذخیره می‌شود. علاوه بر این، به هیچ راه‌حلی برای فعال‌سازی، نور یا راه‌اندازی نیاز ندارد. مونوز، که در حال حاضر رهبری تلاش‌های ترجمه برای GastroShield را بر عهده دارد، می‌گوید: ژل را با هدف آسان و سریع استفاده از آندوسکوپی تشکیل دهید.

BioDevek اکنون در حال کار بر روی توسعه بیشتر این ماده برای استفاده احتمالی در بیماران است. آرتزی می گوید، علاوه بر استفاده بالقوه آن در کولونوسکوپی، این ژل همچنین می تواند برای درمان زخم معده و شرایط التهابی مانند بیماری کرون یا برای ارائه داروهای سرطان مفید باشد.

این تحقیق تا حدی توسط بنیاد ملی علوم تامین شد.