新型液態金屬技術可使人體內的醫療植入物被溶解而非移除
目前,小型金屬植入物在醫療實踐中一旦不再需要就必須通過手術從體內取出,或者無限期地留在體內–這兩種情況都可能導致並發症。然而,現在,科學家們已經設計出一種使用液態金屬就地分解的方法。
在喬瓦尼-特拉弗羅助理教授和博士後研究員維維安-費格的領導下,麻省理工學院的一個團隊借鑒了一種被稱為液態金屬脆化的過程。
在這種現像中,堅硬的金屬如鋅或不銹鋼與某些類型的液態金屬接觸後會解體。這發生在液態金屬穿透固體金屬的晶界時,晶界是它所組成的微小晶體之間的邊界。
最初,科學家們正在研究如何利用這一過程,以分解植入胃腸道的設備。他們知道一種叫做鎵的軟金屬對硬鋁有很好的作用,因此他們用一種鎵合金–共晶鎵銦(EGaIn)–和一個部分鋁製的藥物輸送裝置進行了實驗。
研究中使用的原型給藥裝置
Y形的原型裝置由充滿藥物的聚合物臂組成,通過鋁連接管連接到一個聚合物樞紐。研究人員的想法是,一旦它被插入病人的消化道,它將無害地停留在原地並逐漸釋放其藥物載荷,直到它解體並隨糞便排出。
在動物研究中,當該裝置被放置在胃腸道中後,口服含有EGaIn的溶液。當液體經過該裝置時,它導致鋁接頭分解,使該裝置崩解並被排出。重要的是,囓齒類動物的研究表明,EGaIn是無毒的,並且具有生物相容性,儘管還需要進一步研究它對人類的影響。
在藥物輸送裝置取得成功後,科學家們還能夠分解植入食道組織的鋁製支架。在消化道之外,他們還嘗試在用於固定傷口的鋁製手術釘上塗抹EGaIn,因為用傳統方法去除普通手術釘,有時實際上會損害已經癒合的組織。
結果發現,液態金屬使鋁質手術釘在幾分鐘內就解體了。此外,如果在現實世界中使用這些訂書針,由此產生的鋁碎片不會對身體造成損傷。
“對於未來的手術釘,我們的設計是這樣的:組織被固定在一起,因為有一座橋支撐著兩個對立的腿;如果橋被溶解,釘書針的腿可以很容易地被移除,”Feig告訴我們。”另外,如果有碎片留在組織內,我們觀察到它們也可以很容易地被排出。”
這項研究在最近發表於《先進材料》雜誌的一篇論文中進行了描述。