MIT-onderzoekers ontwikkelen nieuw materiaal dat het gemakkelijker zou kunnen maken om darmpoliepen te verwijderen

Dat maakt echt een enorm verschil voor de gastro-enteroloog die de procedure uitvoert, om ervoor te zorgen dat er een stabiel gebied is dat ze vervolgens kunnen uitsnijden met behulp van endoscopische hulpmiddelen."

Giovanni Traverso, assistent-professor aan de afdeling Werktuigbouwkunde van het MIT en gastro-enteroloog in Brigham and Women's Hospital

Traverso is de senior auteur van de studie, die verschijnt in het nummer van 30 juli van Geavanceerde wetenschap . De hoofdauteurs van de studie zijn voormalige MIT-postdocs Yan Pang en Jinyao Liu. Andere auteurs zijn onder meer MIT-student Zaina Moussa, technisch medewerker Joy Collins, voormalig technicus Shane McDonnell, Afdeling vergelijkende geneeskunde dierenarts Alison Hayward, Brigham en Women's Hospital gastro-enteroloog Kunal Jajoo, en David H. Koch Instituut Professor Robert Langer.

Een stabiel kussen

Hoewel veel dikke darmpoliepen onschadelijk zijn, sommige kunnen uiteindelijk kanker worden als ze niet worden verwijderd. Gastro-enterologen voeren deze procedure vaak uit tijdens een routine colonoscopie, met behulp van een lasso-achtig hulpmiddel om het weefsel te strikken voordat het wordt afgesneden.

Deze procedure brengt enig risico met zich mee dat het slijmvlies van de dikke darm wordt gescheurd, daarom injecteren artsen gewoonlijk zoutoplossing in het gebied net onder de voering, de submucosale ruimte genoemd, om de poliep weg te tillen van het oppervlak van de dikke darm.

"Wat dat doet, is die weefsellagen kort scheiden, en het geeft je een beetje een verhoogd gebied, zodat het gemakkelijker is om de laesie te strikken, Traverso zegt. "De uitdaging is dat zoutoplossing heel snel verdwijnt, dus we hebben niet altijd genoeg tijd om naar binnen te gaan en in te grijpen, en kan het nodig zijn om zoutoplossing opnieuw te injecteren."

Complexe laesies kunnen 10 tot 20 minuten duren om te verwijderen, of zelfs langer, maar het zoute kussen duurt maar een paar minuten. Onderzoekers hebben geprobeerd de kussens langer houdbaar te maken door verdikkingsmiddelen zoals gelatine en cellulose toe te voegen, maar die zijn erg moeilijk te injecteren door de smalle naald die voor de procedure wordt gebruikt.

Om dat te overwinnen, het MIT-team besloot een afschuifverdunnende gel te maken. Deze materialen zijn onder normale omstandigheden halfvaste gels, maar als er kracht op wordt uitgeoefend, hun viscositeit neemt af en ze vloeien gemakkelijker. Dit betekent dat het materiaal gemakkelijk door een smalle naald kan worden geïnjecteerd, verander dan terug in een vaste gel zodra het in het colonweefsel komt.

Afschuifverdunnende gels kunnen van veel verschillende soorten materialen worden gemaakt. Voor dit doeleinde, de onderzoekers besloten tot een combinatie van twee biocompatibele materialen die gels kunnen vormen - Laponite, een poederachtige klei die wordt gebruikt in cosmetica en andere producten, en alginaat, een polysacharide afgeleid van algen.

"We hebben voor deze materialen gekozen omdat ze biocompatibel zijn en ze ons in staat stellen het vloeigedrag van de resulterende gels af te stemmen, ' zegt Pang.

Met behulp van deze materialen, de onderzoekers creëerden een afschuifverdunnende gel die kon worden geïnjecteerd en een stabiel kussen vormen voor meer dan een uur, bij varkens. Dit zou gastro-enterologen veel meer tijd geven om eventuele poliepen te verwijderen.

"Anders, je injecteert de zoutoplossing, dan wissel je van gereedschap, en tegen de tijd dat je klaar bent, is het weefsel weer een beetje plat. Het wordt echt moeilijk om dingen veilig te verwijderen, ' zegt Traverso.

Viscositeit regelen:

Door de samenstelling van de gelcomponenten te variëren, de onderzoekers kunnen functies zoals de viscositeit, wat van invloed is op hoe lang het kussen stabiel blijft. Indien gemaakt om langer mee te gaan, dit soort injecteerbare gel kan nuttig zijn voor toepassingen zoals vernauwing van het maagdarmkanaal, die kunnen worden gebruikt om zure terugvloeiing te voorkomen of om te helpen bij het afvallen door mensen een vol gevoel te geven. Het kan mogelijk ook worden gebruikt om medicijnen af ​​te geven aan het darmkanaal, zegt Traverso.

De onderzoekers ontdekten ook dat het materiaal geen schadelijke bijwerkingen had bij varkens, en ze hopen binnen de komende drie tot vijf jaar met proeven bij menselijke patiënten te beginnen.

"Dit is iets waarvan we denken dat het vrij snel in patiënten kan doordringen, " zegt Traverso. "We zijn erg enthousiast om het vooruit te helpen."

• UM-onderzoekers ontvangen 14 miljoen dollar van NIH voor baanbrekend hiv-onderzoek
• Genetica kan de samenstelling van het microbioom meer beïnvloeden dan omgevingsfactoren