<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1668500145811/1668500145811.jpg" width="808" height="539" /></p> <p>麻省理工學院的研究人員利用一種導(dǎo)致金屬斷裂的現(xiàn)象，設(shè)計了一種可以在體內(nèi)用作支架、釘釘或藥庫的醫(yī)療設(shè)備，當它們不再需要時，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)學設(shè)備可以通過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。在實踐中，這可能是通過將液體涂在固定皮膚的釘上，或者通過給患者注射EGaIn微粒來實現(xiàn)的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員說，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)來移除它們的需要。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這是一個非常引人注目的現(xiàn)象，可以應(yīng)用于多種情況，&rdquo;喬瓦尼&middot;特拉弗索說，他是麻省理工學院機械工程卡爾&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)院的胃腸病學家。&ldquo;這潛在地實現(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是這項發(fā)表在《先進材料》雜志上的研究的資深作者。MIT博士后薇薇安&middot;費格(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，特拉弗索的實驗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，金屬更堅固、更耐用。然而，運送金屬設(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，麻省理工學院的團隊從一種被稱為液態(tài)金屬脆化的現(xiàn)象中獲得了靈感。這一過程已被充分研究為金屬結(jié)構(gòu)失效的來源，包括那些由鋅和不銹鋼制成的結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Feig說:&ldquo;我們知道，液態(tài)金屬的某些組合實際上可以進入固體金屬的晶界，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制來制造這些生物醫(yī)學設(shè)備。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>一種能引起脆化的液態(tài)金屬是鎵。在這項研究中，研究人員使用了共晶鎵-銦，這是一種鎵的合金，科學家已經(jīng)探索了在生物醫(yī)學、能源和柔性電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>對于設(shè)備本身，研究人員選擇了鋁，因為鋁在接觸鎵時很容易脆化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鎵通過兩種方式削弱鋁等固體金屬。首先，它可以擴散穿過金屬的晶界&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。麻省理工學院的研究小組表明，他們可以通過設(shè)計具有不同類型晶粒結(jié)構(gòu)的金屬來控制這種現(xiàn)象，允許金屬破裂成小塊或在給定點斷裂。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鎵還能阻止鋁在其表面形成一層保護性的氧化層，而氧化層會增加鋁在水中的暴露程度，并促進其降解。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麻省理工學院的研究小組表明，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，但他們很快意識到，這也可以應(yīng)用于其他生物醫(yī)學設(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)計了一個星形裝置，手臂通過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一段時間。在一項動物研究中，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將組織固定在一起，然后被鎵-銦涂層溶解。</p> <p>&nbsp;</p> <p>費格說:&ldquo;現(xiàn)在，移除釘釘實際上會導(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釘上，讓它們按需分解。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員還表明，他們設(shè)計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)，要么在不再需要時通過內(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;從材料科學的角度來看，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，并對它們進行修飾，使它們也具有主動觸發(fā)性?&rdquo;洛瑞說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在這項研究中，研究人員對嚙齒動物進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毒的。然而，研究人員說，還需要更多的研究來確保它對患者的安全性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項研究由比爾和梅琳達&middot;蓋茨基金會、麻省理工學院機械工程系、布里格姆和婦女醫(yī)院消化科、施密特科學研究員計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，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>