胃肠道的合成涂层可以输送药物或帮助消化

麻省理工学院的工程师们利用消化道中发现的酶，设计了一种在小肠内壁涂上临时合成涂层的方法。这种涂层可适于输送药物，帮助消化或防止营养物质(例如葡萄糖)被吸收。

在对猪进行的一项研究中，研究人员证明他们可以使用这种方法简化通常每天需要多次服用的药物的输送。他们还对涂层进行了修饰，以提供乳糖酶，从而帮助人们消化乳糖和阻止葡萄糖的吸收，从而为治疗糖尿病或肥胖症提供了新的策略。

麻省理工学院机械工程助理教授，布莱根妇女医院的肠胃病学家和高级研究员乔瓦尼·特拉沃索说：“这三种应用截然不同，但是它们提供了使用这种方法可以完成的事情的广度。”该研究的作者。

衬里由多巴胺分子制成的聚合物组成，可以以液体形式消耗。一旦溶液到达小肠，在小肠中发现的酶催化的反应中，分子就组装成聚合物。

麻省理工学院科赫综合癌症研究所的博士后李俊伟是这项研究的主要作者，该研究发表在《科学转化医学》杂志上。

粘性聚合物

麻省理工学院的团队开始着手这个项目，其目的是尝试开发液体药物配方，这种配方可以为胶囊提供更容易吞咽的替代品，特别是对于儿童。他们的想法是为肠壁创建一种聚合物涂层，该涂层被吞咽成单体溶液(聚合物的组成部分)后形成。

特拉弗索说：“儿童通常无法服用固体剂型，如胶囊剂和片剂。” “我们开始考虑是否可以开发液体配方，以形成合成的上皮衬里，然后将其用于药物输送，使患者更容易接受药物治疗。”

他们从自然界中汲取了灵感，并开始尝试一种叫做聚多巴胺(PDA)的聚合物，该聚合物是贻贝分泌的粘性物质的一部分，可以帮助他们紧贴岩石。PDA由多巴胺单体制成，多巴胺是与大脑中神经递质相同的化学物质。

研究人员发现一种称为过氧化氢酶的酶可以帮助将多巴胺分子组装到PDA聚合物中。过氧化氢酶遍布整个消化道，在小肠上部尤为明显。

在猪中进行的一项研究中，研究人员表明，如果将多巴胺与少量的过氧化氢(以公认的安全水平)一起以液态溶液形式递送，则小肠中的过氧化氢酶会将过氧化氢分解成水，氧。氧气帮助多巴胺分子结合在一起成为PDA聚合物。几分钟后，形成了PDA薄膜，覆盖了小肠的内壁。

“这些聚合物具有粘膜粘附特性​​，这意味着在聚合之后，聚合物可以非常牢固地附着在肠壁上，” Li说。“通过这种方式，我们可以在原始肠表面上生成合成的，上皮样的涂层。”

一旦研究人员开发了涂层，他们便开始尝试各种方法来对其进行改性。他们表明，他们可以在膜上附着一种称为β-半乳糖苷酶(乳糖酶)的酶，然后该膜可以帮助乳糖消化。在猪中，这种涂层将乳糖消化的效率提高了约20倍。

在另一项应用中，研究人员加入了一种名为吡喹酮的药物，该药物用于治疗血吸虫病(一种由寄生虫引起的热带病)。通常，这种药物每天必须服用3次，但是使用这种配方，可以每天只服用一次，并在一天中逐渐释放。研究人员说，这种方法对于每天必须使用不止一次的抗生素也可能有用。

最后，研究人员表明，他们可以将聚合物嵌入微小的交联剂中，从而使涂层不渗透葡萄糖(以及其他分子)。研究人员说，这可能有助于控制糖尿病，肥胖症或其他代谢性疾病。

临时涂料

在这项研究中，研究人员表明，这种涂层可以持续约24小时，然后与组成肠壁的细胞一起脱落，并不断被替换。为了在猪中进行研究，研究人员通过内窥镜检查提供了该溶液，但他们设想开发一种可饮用的人用制剂。研究人员还在开发其他替代配方，包括胶囊和药丸。

研究人员在大鼠中进行了一些初步的安全性研究，发现多巴胺溶液没有有害作用。他们的研究还表明，大多数或所有多巴胺分子都成为合成涂层的一部分，并且不会使其进入组织或血液中，但是研究小组计划进行更多的安全性研究，以探索多巴胺可能产生的任何作用。

此外，研究人员调查了24小时后肠道的营养吸收能力，结果显示，接受胃肠道合成上皮内衬(GSEL)的动物与未接受GSEL的动物之间没有差异。

此外，研究小组发现该涂层能够很好地粘附在人类胃肠道组织上。