金属支架或主食,分解体内可以消除一些手术和内镜程序

利用金属现象导致骨折,麻省理工学院的研究人员设计了医疗设备,可以在体内作为支架,斯台普斯,或药品仓库,然后安全地分解时不再需要的需求。

研究人员表明,生物医学设备制成铝可以通过暴露解体到液态金属称为共晶镓-铟(EGaIn)。在实践中,这可能通过绘画工作液体在斯台普斯用于保存皮肤在一起,例如,或通过管理EGaIn微粒给病人。

触发这类设备的解体这种方式可以消除手术或内镜程序需要删除它们,研究人员说。

“这真是一个引人注目的现象,可以应用于多个设置,“乔凡尼Traverso说,卡尔·范流苏的麻省理工学院的机械工程助理教授职业发展和布莱根妇女医院胃肠病学家。“可能,这使的能力系统,不需要内镜或等干预外科手术删除设备。”

Traverso是这项研究的资深作者,发表在先进材料。维维安的母鼠,麻省理工学院博士后,是论文的主要作者。

分解金属

几年来,Traverso的实验室一直致力于可摄取的设备可能仍在消化道数天或数周,释放出药物对特定的时间表。

大部分这些设备是由聚合物,但是最近研究人员一直在探索使用金属的可能性,更坚固耐用。然而,提供金属设备的挑战之一是寻找一种一旦他们不再需要删除它们。

创建设备,可能是体内分解需求,麻省理工学院的团队灵感的现象称为液态金属脆化。这个过程已经被充分研究过的失败在金属结构,包括那些由锌和不锈钢。

“众所周知,某些液体金属的组合可以进入固体金属的晶界和引起他们极大地削弱和失败,”洛瑞说。“我们想知道如果我们可以利用已知的故障机制以一种高效的方式来构建这些生物医学设备。”

一种类型的液态金属,可以产生脆化是镓。在这项研究中,研究人员使用共晶镓-铟,镓的合金,科学家们已经探索了各种应用在生物医学以及能源和灵活的电子产品。

设备本身,研究人员选择使用铝,这是容易脆化当暴露于镓。

削弱了固体金属,如铝镓在两个方面。首先,它可以通过晶界扩散之间的metal-border线晶体组成的另外部分金属中断。麻省理工学院的团队表明,他们可以利用这种现象通过设计金属与不同类型的纹理结构,使得金属可以分解成小块或骨折在给定的点。

也可以防止铝镓形成保护性的氧化层在其表面,从而增加了金属的接触水和增强其退化。

麻省理工学院的团队表明,后画镓-铟铝设备,金属会在几分钟内瓦解。研究人员还创造了纳米颗粒和微粒子镓-铟和显示这些粒子,悬浮在液体,也可以分解铝结构。

随需应变的瓦解

虽然研究人员开始这项工作来创建设备可以被分解胃肠道,他们很快意识到,这也可以应用于其他生物医学设备斯台普斯和支架等。

演示GI应用,研究人员设计了一个星形的设备,武器由空心铝管连接到一个中央弹性体。毒品可以携带武器和设备帮助它的形状在胃肠道被保留一段时间。在动物研究中,研究人员表明,这种设备可以被分解在治疗胃肠道镓-铟。

研究人员然后创建铝主食和显示他们可以用来组织在一起,然后用镓-铟的涂层溶解。

“现在,把主食可以诱导组织损伤,”洛瑞说。“我们与镓显示配方上我们可以把它漆成主食和把它们按需瓦解。”

研究还表明,他们设计的铝制支架能植入食管组织,然后由镓-铟分解。

目前,食管支架永久留在体内或内窥镜移除不再需要的时候。这类支架通常由金属,如镍钛诺,镍和钛的合金。研究人员目前正在努力看看他们是否可以创建可溶解的设备从镍钛诺和其他金属。

“令人兴奋的探索从材料科学的角度来看是:我们可以更常用的其他金属在诊所和修改他们,这样他们就可以成为积极triggerable吗?”Feig says.

在这项研究中,研究人员进行了最初的啮齿动物和毒性研究发现镓-铟是无毒即使在高剂量。然而,需要更多的研究以确保它是安全管理患者,研究人员说。

这个故事是由麻省理工学院新闻(再版web.mit.edu/newsoffice/),一个受欢迎的网站,包括麻省理工学院新闻研究、创新和教学。