MIT -forskare utvecklar nytt material som kan göra det lättare att ta bort kolonpolyper

Mer än 15 miljoner koloskopier utförs i USA varje år, och i minst 20 procent av dem, gastroenterologer slutar ta bort precancerösa tillväxter från tjocktarmen. Eliminerar dessa tidiga skada, kallas polyper, är det bästa sättet att förhindra att tjocktarmscancer utvecklas.

För att minska risken för att riva tjocktarmen under denna procedur, läkare injicerar ofta en saltlösning i utrymmet nedanför lesionen, bildar en "kudde" som lyfter polypen så att den är lättare att ta bort säkert. Dock, denna kudde håller inte länge.

MIT -forskare har nu tagit fram ett alternativ - en lösning som kan injiceras som en vätska men förvandlas till en fast gel när den når vävnaden, skapa en mer stabil och längre hållbar kudde.

Det gör verkligen en enorm skillnad för gastroenterologen som utför proceduren, för att säkerställa att det finns ett stabilt område som de sedan kan resektera med hjälp av endoskopiska verktyg. "

Giovanni Traverso, biträdande professor vid MIT:s avdelning för maskinteknik och en gastroenterolog vid Brigham och Women's Hospital

Traverso är seniorförfattare till studien, som visas i 30 juli -numret av Avancerad vetenskap . Studiens huvudförfattare är tidigare MIT postdocs Yan Pang och Jinyao Liu. Andra författare inkluderar MIT -grundutbildningen Zaina Moussa, teknisk medarbetare Joy Collins, före detta tekniker Shane McDonnell, Avdelningen för jämförande medicin veterinär Alison Hayward, Brigham and Women's Hospital gastroenterolog Kunal Jajoo, och David H. Koch Institute Professor Robert Langer.

En stabil kudde

Medan många kolonpolyper är ofarliga, vissa kan så småningom bli cancer om de inte tas bort. Gastroenterologer utför ofta denna procedur under en rutinmässig koloskopi, med ett lassoliknande verktyg för att snara vävnaden innan den skärs av.

Denna procedur medför en viss risk för att riva slemhinnan i tjocktarmen, det är därför som läkare vanligtvis injicerar saltlösning i området strax under fodret, kallas submukosalt utrymme, för att lyfta polyppen bort från ytan av tjocktarmen.

"Det som gör är att separera dessa vävnadsskikt kort, och det ger en lite upphöjt område så det är lättare att snara skada, "Traverso säger." Utmaningen är att saltlösning försvinner mycket snabbt, så vi har inte alltid tillräckligt med tid att gå in och ingripa, och kan behöva injicera saltlösning igen. "

Komplexa skador kan ta 10 till 20 minuter att ta bort, eller ännu längre, men saltlösningskudden varar bara i några minuter. Forskare har försökt göra kuddarna längre genom att tillsätta förtjockningsmedel som gelatin och cellulosa, men de är mycket svåra att injicera genom den smala nålen som används för proceduren.

För att övervinna det, MIT-teamet bestämde sig för att skapa en skjuvförtunnande gel. Dessa material är halvfasta geler under normala förhållanden, men när kraft utövas på dem, deras viskositet minskar och de flyter lättare. Detta innebär att materialet enkelt kan injiceras genom en smal nål, vänd sedan tillbaka till en fast gel när den kommer ut i tjocktarmen.

Skjuvförtunnande geler kan tillverkas av många olika typer av material. För det här syftet, forskarna bestämde sig för en kombination av två biokompatibla material som kan bilda geler - Laponite, pulverformig lera som används i kosmetika och andra produkter, och alginat, en polysackarid som härrör från alger.

"Vi valde dessa material eftersom de är biokompatibla och de tillåter oss att justera flödesbeteendet hos de resulterande gelerna, "Säger Pang.

Med hjälp av dessa material, forskarna skapade en skjuvförtunnande gel som kunde injiceras och bilda en stabil kudde i mer än en timme, hos grisar. Detta skulle ge gastroenterologer mycket mer tid att ta bort eventuella polyper.

"Annat, du injicerar saltlösning, då byter du verktyg, och när du är klar är vävnaden ganska platt igen. Det blir riktigt svårt att resektera saker på ett säkert sätt, "Säger Traverso.

Kontrollerar viskositeten

Genom att variera sammansättningen av gelkomponenterna, forskarna kan styra funktioner som viskositeten, vilket påverkar hur länge dynan förblir stabil. Om det görs för att hålla längre, denna typ av injicerbar gel kan vara användbar för applikationer som att förminska mag -tarmkanalen, som kan användas för att förhindra sura uppstötningar eller för att hjälpa till med viktminskning genom att få människor att känna sig mätta. Det kan också potentiellt användas för att leverera läkemedel till tarmkanalen, Säger Traverso.

Forskarna fann också att materialet inte hade några skadliga biverkningar hos grisar, och de hoppas kunna påbörja försök med mänskliga patienter inom de närmaste tre till fem åren.

"Det här är något vi tror kan komma in i patienter ganska snabbt, "Säger Traverso." Vi är verkligen glada över att flytta fram det. "

• UM-forskare får 14 miljoner dollar från NIH för banbrytande HIV-forskning
• Genetik kan påverka sammansättningen av mikrobiomet mer än miljöfaktorer