讓腫瘤充滿氧氣使它們更容易接受治療。在尋求向腫瘤輸送更多氧氣的途徑時，研究人員轉向了一個不太可能的靈感來源：烹飪中使用的泡沫，如咖啡師用來澆灌熱巧克力的打發奶油。利用烹飪行業使用的同樣的打發虹吸管，他們創造了一種基於食物的泡沫，可以直接注射到腫瘤中，並表明它能有效減少小鼠腫瘤的治療阻力。

在體內，腫瘤使自己處於缺氧的狀態。這使它們對包括化療和放療在內的常見治療方法產生了臭名昭著的抵抗。為了消除這種防禦，研究人員已經使用了增加氧氣的技術，如高壓氧治療和一種被稱為微泡輸液的氧氣輸送。愛荷華大學生物醫學工程師副教授James Byrne說：”然而，挑戰一直是如何以安全、可控的方式提供有效劑量的氧氣。”

因此，Byrne和來自愛荷華大學的研究人員以及來自哈佛醫學院、麻省理工學院和貝斯以色列女執事醫療中心的研究人員正著手尋找一種直接向腫瘤注射氧氣的方法。他們求助於分子美食學的概念，其中包括將各種可食用物質轉化為泡沫，他們反向設計了一個虹吸管，以使用氧氣而不是烹飪使用的氧化亞氮。由此產生的泡沫被命名為氣體誘導材料，或GeMs。

“這些GeMs非常簡單，只有三種成分：氣體、發泡劑和增稠劑，”Byrne說。”我們使用幾個獨特的、定制的加壓系統，將高濃度的氣體融入這些生物相容性材料的小體積中，這些材料可以被注射或植入組織，並允許氣體的長期、可控釋放。”

在泡沫的一次迭代中，研究人員使用了一種由類似於爆裂糖果Pop Rocks的天然碳水化合物組成的聚合物。

接下來，研究人員在患有前列腺癌或一種被稱為惡性周圍神經鞘瘤（MPNST）的肉瘤的小鼠身上進行了實驗。惡性外周神經鞘瘤極難進行手術，因為這樣做很容易損害其周圍的神經，因此找到一種方法使其更容易受到目前最佳治療方法的影響可以大大改善患者的治療效果。在這兩種類型的腫瘤中，新發明的氧氣輸送泡沫提高了腫瘤對化療和放療的反應性。

由於這些泡沫是由可食用材料和氧氣製成的，研究人員認為，如果人體試驗成功，將這種治療方法作為抗癌工具箱中的另一種工具推出是非常可能的。

研究報告的第一作者、伯恩實驗室的研究科學家畢建玲說：”這個項目真正讓我興奮的一個方面是將癌症生物學原理與材料科學結合起來，創造出真正有影響的東西。”

關於這項研究的論文已經發表在《先進科學》雜誌上。