<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1668500145811/1668500145811.jpg" width="808" height="539" /></p> <p>麻省理工學(xué)院的研究人員利用一種導(dǎo)致金屬斷裂的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一種可以在體內(nèi)用作支架、釘釘或藥庫(kù)的醫(yī)療設(shè)備，當(dāng)它們不再需要時(shí)，可以按需安全拆卸。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員表明，用鋁制成的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備可以通過(guò)將它們暴露在一種被稱為共晶鎵-銦(EGaIn)的液態(tài)金屬中分解。在實(shí)踐中，這可能是通過(guò)將液體涂在固定皮膚的釘上，或者通過(guò)給患者注射EGaIn微粒來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員說(shuō)，以這種方式觸發(fā)這些裝置的解體可以消除手術(shù)或內(nèi)窺鏡手術(shù)來(lái)移除它們的需要。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這是一個(gè)非常引人注目的現(xiàn)象，可以應(yīng)用于多種情況，&rdquo;喬瓦尼&middot;特拉弗索說(shuō)，他是麻省理工學(xué)院機(jī)械工程卡爾&middot;范&middot;塔塞爾職業(yè)發(fā)展助理教授，也是布萊根婦女醫(yī)院的胃腸病學(xué)家。&ldquo;這潛在地實(shí)現(xiàn)了一種不需要內(nèi)窺鏡或外科手術(shù)就能移除設(shè)備的系統(tǒng)。&rdquo;</p> <p>Traverso是這項(xiàng)發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上的研究的資深作者。MIT博士后薇薇安&middot;費(fèi)格(Vivian Feig)是這篇論文的第一作者。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>分解金屬</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>幾年來(lái)，特拉弗索的實(shí)驗(yàn)室一直在研究可以在消化道停留數(shù)天或數(shù)周的可消化設(shè)備，并按特定的時(shí)間表釋放藥物。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些設(shè)備大多是由聚合物制成的，但最近研究人員一直在探索使用金屬的可能性，金屬更堅(jiān)固、更耐用。然而，運(yùn)送金屬設(shè)備的挑戰(zhàn)之一是找到一種方法，在它們不再需要時(shí)將其移除。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了創(chuàng)造可以在體內(nèi)按需分解的設(shè)備，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)從一種被稱為液態(tài)金屬脆化的現(xiàn)象中獲得了靈感。這一過(guò)程已被充分研究為金屬結(jié)構(gòu)失效的來(lái)源，包括那些由鋅和不銹鋼制成的結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Feig說(shuō):&ldquo;我們知道，液態(tài)金屬的某些組合實(shí)際上可以進(jìn)入固體金屬的晶界，導(dǎo)致它們急劇減弱并失效。&rdquo;&ldquo;我們想看看能否以一種有效的方式利用已知的故障機(jī)制來(lái)制造這些生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>一種能引起脆化的液態(tài)金屬是鎵。在這項(xiàng)研究中，研究人員使用了共晶鎵-銦，這是一種鎵的合金，科學(xué)家已經(jīng)探索了在生物醫(yī)學(xué)、能源和柔性電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>對(duì)于設(shè)備本身，研究人員選擇了鋁，因?yàn)殇X在接觸鎵時(shí)很容易脆化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鎵通過(guò)兩種方式削弱鋁等固體金屬。首先，它可以擴(kuò)散穿過(guò)金屬的晶界&mdash;&mdash;構(gòu)成金屬的晶體之間的晶界線&mdash;&mdash;導(dǎo)致金屬碎片斷裂。麻省理工學(xué)院的研究小組表明，他們可以通過(guò)設(shè)計(jì)具有不同類(lèi)型晶粒結(jié)構(gòu)的金屬來(lái)控制這種現(xiàn)象，允許金屬破裂成小塊或在給定點(diǎn)斷裂。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鎵還能阻止鋁在其表面形成一層保護(hù)性的氧化層，而氧化層會(huì)增加鋁在水中的暴露程度，并促進(jìn)其降解。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學(xué)院的研究小組表明，在他們將鎵-銦涂在鋁裝置上后，這些金屬會(huì)在幾分鐘內(nèi)分解。研究人員還創(chuàng)造了鎵-銦的納米粒子和微粒，并表明這些懸浮在液體中的粒子也可以分解鋁結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>隨需應(yīng)變的瓦解</strong></span></p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然研究人員最初的努力是為了創(chuàng)造可以在胃腸道內(nèi)分解的設(shè)備，但他們很快意識(shí)到，這也可以應(yīng)用于其他生物醫(yī)學(xué)設(shè)備，如釘針和支架。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了演示GI的應(yīng)用，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)星形裝置，手臂通過(guò)空心鋁管連接到中心彈性體上。藥物可以在手臂中攜帶，該裝置的形狀有助于藥物在胃腸道中保留較長(zhǎng)一段時(shí)間。在一項(xiàng)動(dòng)物研究中，研究人員表明，這種裝置可以在用鎵-銦處理后在胃腸道中分解。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員隨后創(chuàng)造了鋁釘，并證明它們可以用來(lái)將組織固定在一起，然后被鎵-銦涂層溶解。</p> <p>&nbsp;</p> <p>費(fèi)格說(shuō):&ldquo;現(xiàn)在，移除釘釘實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致更多的組織損傷。&rdquo;&ldquo;我們證明，用我們的鎵配方，我們可以只把它涂在訂書(shū)釘上，讓它們按需分解。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員還表明，他們?cè)O(shè)計(jì)的鋁支架可以植入食道組織，然后被鎵-銦分解。</p> <p>&nbsp;</p> <p>目前，食道支架要么永久留在體內(nèi)，要么在不再需要時(shí)通過(guò)內(nèi)窺鏡取出。這種支架通常由鎳鈦合金(鎳鈦合金)等金屬制成。研究人員現(xiàn)在正在研究是否可以用鎳鈦合金和其他金屬制造出可溶解的裝置。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;從材料科學(xué)的角度來(lái)看，一件令人興奮的事情是:我們能否利用在臨床中更常用的其他金屬，并對(duì)它們進(jìn)行修飾，使它們也具有主動(dòng)觸發(fā)性?&rdquo;洛瑞說(shuō)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在這項(xiàng)研究中，研究人員對(duì)嚙齒動(dòng)物進(jìn)行了初步的毒性研究，發(fā)現(xiàn)鎵-銦即使在高劑量下也是無(wú)毒的。然而，研究人員說(shuō)，還需要更多的研究來(lái)確保它對(duì)患者的安全性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)研究由比爾和梅琳達(dá)&middot;蓋茨基金會(huì)、麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系、布里格姆和婦女醫(yī)院消化科、施密特科學(xué)研究員計(jì)劃和羅茲信托基金資助。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該論文的其他作者包括Eva Remlova、Benjamin Muller、Johannes Kuosmanen、Nikhil Lal、Anna Ginzburg、Kewang Nan、Ashka Patel、Ahmad Mujtaba Jebran、Meghana Bantwal、Niora Fabian、Keiko Ishida、Joshua Jenkins、Jan-Georg Rosenboom、Sanghyun Park、Weema Madani和Alison Hayward。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>