麻省理工學(xué)院的工程師們設(shè)計了一種新型的支架，可用于向胃腸道、呼吸道或身體的其他管狀器官輸送藥物。可拉伸的蛇皮狀設(shè)計內(nèi)置彈出式針頭，允許在具有挑戰(zhàn)性的情況下向人類身體內(nèi)的管狀器官輸送治療藥物。

影響體內(nèi)管狀結(jié)構(gòu)的疾病，如胃腸(GI)系統(tǒng)、血管和氣道，給局部治療帶來了獨特挑戰(zhàn)。垂直方向的器官(如食道)和迷宮式的結(jié)構(gòu)(如腸道)很難涂上治療劑，在許多情況下，病人只能服用可能有免疫抑制作用的全身性藥物控制病情。

為了改善影響管狀器官的疾病的藥物輸送，如嗜酸性食管炎和炎癥性腸病，來自布萊根婦女醫(yī)院、麻省總醫(yī)院和麻省理工學(xué)院(MIT)的一個多學(xué)科團隊根據(jù)日本折紙的原理設(shè)計了一種可拉伸的支架，能夠支持藥物的快速沉積。該研究在《自然-材料》雜志上進行了描述。

"我們知道，像類固醇這樣的注射藥物可以幫助緩解某些消化道疾病，但挑戰(zhàn)是在一段多厘米長的管狀器官中提供這些藥物，"通訊作者Giovanni Traverso, MB, BChir, PhD說，他是Brigham胃腸病科和麻省理工學(xué)院機械工程系的胃腸病學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)工程師。"我們想出的策略之一是動態(tài)支架，它可以被拉伸以改變形狀，并從周向和縱向輸送藥物以覆蓋人體管道器官"。

這種支架有一個靈活的表面，并涂有一層光滑的塑料蝕刻小"針"，當(dāng)管子被拉伸時，小 "針"會彈出，使針能夠穿透組織并輸送含有藥物的微粒子的載荷。研究人員以前曾證明，基于日本折紙設(shè)計的屈曲特性可用于設(shè)計產(chǎn)生摩擦力的鞋類外底，以防止從目標(biāo)器官中跌落。

這種支架有一個蛇皮狀的圓柱形設(shè)計，它可以膨脹以接合彈出的針頭，這些針頭由施加在一個軟推桿上的空氣壓力控制。這允許將治療劑環(huán)形送入消化道以及血管和氣道。支架在輸送治療劑后不久就被移除。它可以被制造成各種尺寸，并且可以通過改變折紙結(jié)構(gòu)外殼的厚度、針的長度和施加的壓力來控制藥物輸送。

在完善了kirigami支架的機械結(jié)構(gòu)后，研究人員在設(shè)計中涂上了布地奈德的聚合物微粒子，以支持延長藥物輸送，然后在豬的食道中進行了測試。布地奈德是一種常用于治療一系列胃腸道疾病的藥物。在支架被移除之前，kirigami針以其彈出的配置被放置了兩分鐘。當(dāng)研究人員在不同時間(藥物輸送后1天、3天和7天)檢查動物時，他們發(fā)現(xiàn)所有時間點的動物組織中都有治療藥物的濃度，表明該輸送系統(tǒng)可以促進治療藥物的持續(xù)給藥。

研究人員將繼續(xù)在動物模型中完善該藥物輸送系統(tǒng)，并努力將其開發(fā)用于人類。他們希望該系統(tǒng)也能部署在氣管和髂動脈等結(jié)構(gòu)中，從而改善對一系列疾病的靶向、持續(xù)治療。

關(guān)鍵詞： 蛇皮狀支架 人體管狀器 藥物 藥物輸送