美國科學家聯合開發出新原材料

據美國化學會舉辦的《化學與工程新聞》(C&EN)專刊2015年8月19日轉截來源于美國化學會的有關大會的報導(C&EN @ ACS Meeting Coverage)，美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology) 化工系和科克綜合性癌病研究室(Department of Chemical Engineering and Koch Institute for Integrative Cancer Research)、哈佛大學醫學院(Harvard Medical School)、英國橡樹林國家級實驗室(Oak Ridge National Laboratory)、英國得克薩斯州A&M高校(Texas A&M University)的科學研究工作人員協作，開發設計出一種具備延展性的高聚物疑膠，因為對pH很比較敏感，因此 由該原材料制取的生物技術商品，具備增加藥力等眾多優勢，并大幅度降低了安全隱患，擺脫了現階段設計方案用于停留在胃里的醫療器械所應用的不生物降解延展性高聚物的缺點。

自然，現階段設計方案用于停留在胃里的醫療器械有多種多樣運用，包含增加藥品傳送、電子器件檢測和減肥瘦身干涉等。可是，組成這種機器設備的原材料，通常是由不生物降解的延展性高聚物做成的，在其應用全過程中因為出現意外開裂或轉移，具備造成 腸梗塞的潛在性風險性。這類原材料的原有特點，促使科學研究工作人員在其運用設計過程中，迫不得已考慮到在肚子里的等待時間，以保證應用的安全系數，無法確保治療效果的實效性。

殊不知，麻省理工大學、哈佛大學醫學院、橡樹林國家級實驗室及其得克薩斯州A&M高校的生物學家協同產品研發的超分子聚氨酯彈性體疑膠，包括聚(pe酰基6-氨基己酸)【poly(acryloyl 6-aminocaproicacid)，PA6ACA, Mn = 61600?C112700, Mw = 347300?C466300】和甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯預聚物【poly(methacrylicacid-co-ethyl acrylate)】，可以擺脫所述不生物降解的延展性高聚物做成醫療器械的安全隱患，并容許商品長期性停留在胃中充分發揮藥力，選用這類疑膠做成的膠襄經一次內服后，其藥品釋放出來周期時間能夠做到幾日，幾個星期乃至幾個月。

超分子延展性疑膠高聚物的生成示意圖以下：

對pH具備不一樣的回應

這類高聚物疑膠對pH很比較敏感，在不一樣的pH自然環境中具備不一樣的回應性。在酸堿性的胃自然環境之中長期保持，但在結腸貼近中性化的pH自然環境中便會融解(見圖2)，因而能夠安全性地根據胃以后進到到腸胃當中。

該高聚物疑膠原材料頗具延展性，便于縮小、伸縮從而制取出可攝入的膠襄，這代表著它可用以藥品生產制造，尤其是適合于做為釋放出來周期時間較長的藥品傳送媒介。因而，有些人覺得這類新式的高聚物疑膠為藥業工作的發展趨勢具備關鍵實際意義，潛在性應用前景寬闊。

張士義博士研究生與此高聚物疑膠的科學研究

該項科學研究畢業論文的第一作者是麻省理工大學的博士研究生張士義(Shiyi Zhang譯音)，他在墨爾本舉辦的英國化學學好高聚物原材料(科學研究與工程項目)聯合會舉辦的美國大會期內，針對她們的科研成果開展了詳細介紹。張士義博士研究生說，這種原材料可以讓學者開發設計出胃停留的安全防護設備，它能夠在患者的肚子里長期停留。并且此科研成果2014年6月11日早已申請辦理了在我國國內(Self- Assembled Residence Devices and Related Methods，US Appl. No 62/010992, 11 June 2014)。

醫師經常必須在病人身體嵌入可有利于填補病人的營養成分和加快新陳代謝的元器件，但這種元器件有可能掉下來在肚子里，隨后進到病人的腸胃，而這些停留在腸胃中的元器件，僅有根據手術治療才能夠將其取下。這種缺點不但變成廣泛運用的一大阻礙，并且也是病人的一大潛在性安全風險。

可是，選用新式高聚物制做的元器件，能夠在一定的pH自然環境中轉化成更小的一部分，病人不用一切手術來開展干涉，就可以安全性地排出來身體之外。科學研究工作組設計方案高聚物時，就早已充分考慮肚子里的酸堿性pH值，在胃液標準下，共價鍵使這類原材料集聚在一起。但在腸胃內貼近中性化pH值標準下，高聚物分子結構中的羧基產生去質子化功效(deprotonate)，這種共價鍵逐漸消退，使凝膠劑融解。生物學家早已在豬的身上說明了她們的設計方案是行得通的。

在比爾和梅琳達?蓋茨基金會(Bill & Melinda Gates Foundation)的適用下，科學研究工作組正著眼于將這種高聚物用以藥品運輸的保險裝置，這種設備在肚子里的停留數日乃至數日。患者能夠吞掉一片包括智能產品的使用量藥，有效期限達到數日乃至數日，而不是像現階段那般必須每日吃藥來抵御病癥或感柒。換句話說，一次吃藥，長期性(數天或是數日)合理。

這類緩凝高效給藥方法，是生物學家依據內臟器官的獨特性而設計方案的。由于樣子和規格是設計方案藥業商品遭遇的比較復雜的難題，會胃在好多個鐘頭內當然清除，因而商品若要停留，它務必比幽門更寬。是由于幽門坐落于胃的尾端，肚子里食材從這兒進到結腸。殊不知由于運輸這種商品最便捷的途徑是根據食管，可是食管比幽門稍寬一些，因此 科學研究工作人員期待產品研發一種具備延展性的高聚物，使其成功根據食管副本，進到胃，可是以后有無法根據幽門進而其停留在肚子里。

張士義博士研究生說：“這類延展性商品能夠伸縮成小玩意(如膠襄等)，可以隨便地根據食管并在肚子里修復其原先的樣子。當有一個比幽門大的商品，那麼它可在胃中滯留更長期的幾率則更高。”

因而，科學研究工作人員期待該高聚物在進到結腸溶解以前可以完好無損地根據胃。“為了更好地減少一切很有可能的風險性，大家期待該原材料可以融解于腸胃，并在離解以后可以安全性地排出來身體之外。”這就是學者構想的初心。為了更好地造就這類新型材料，科學研究工作人員生成了延展性高聚物并將其與臨床醫學應用的腸可溶高聚物(Enteric coating polymer)在水溶液中組成。添加硫酸后抽濾該水溶液，獲得另外具備延展性和腸可溶的高聚物疑膠。

科學研究工作人員應用無毒性生物降解的聚己內酯(polycaprolactone, PCL)疑膠生產制造了多個原形。她們最先在環形模貝選用開發設計出的膠體溶液將弧型PCL連接起來進而造就出環狀設備。這種延展性設備在他們被伸縮成內服膠襄以前的直徑為3 cm，比幽門更寬一些。在對豬的檢測中發覺，該環好在攝入后的15 min內拓展成原先的樣子，并在胃中維持多達7 d。在根據胃以后，該高聚物疑膠融解并安全性排出來。科學研究工作人員還生產制造了各種形狀很大的元器件，試驗結果顯示，他們仍能夠融解并安全性排出來。

改進吃藥依從有待再接再厲

美國麻省理工學院杰弗里?H?科克研究室(David H. Koch Institute)的約翰遜?上海橫衡辦公家具(Robert Langer)專家教授說：“世界最大的吃藥難題之一，大約便是病人的依從，即大家忘記了或是不肯服食藥品。這個問題會造成 數千億美元的醫療費，乃至很多人會因而而身亡。”

比爾和梅琳達?蓋茨基金會(Bill and Melinda Gates Foundation)也發覺，在登革熱病時興的發達國家，病人的依從已經變成關鍵難題。她們乃至會詢問道：“是否有一種藥，只吃一次就可以進行全部治療過程的使用量?”

pH敏化高聚物疑膠的問世，有可能針對這個問題會得出一個準確的回應，徹底有可能變成實際。便是由于這類另外具備延展性和腸可溶的高聚物，對藥業發展趨勢而言是一個極大的發展，它能夠進一步提高大家的吃藥依從。

麻省理工大學科克綜合性癌病研究室(MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research)的喬瓦尼?特拉艾默索(Giovanni Traverso)告知C&EN新聞記者，病人沒有在要求時間內準時吃藥，或是繞過使用量吃藥是全世界診療中的問題，其造成 本可防止的病發癥和抗菌素抗藥性。應用新的高聚物藥品運輸設備，能夠出示一個安全性處理患者吃藥依從(patient compliance)難題的計劃方案。

與新式pH敏化高聚物疑膠科學研究新項目不相干的麻省理工大學生物技術生物學家梅迪?喬菲(Mehdi Jorfi)說：“這一念頭是奇特的。而遭遇的挑戰確是技術工程師可以設計方案出一種能夠依據不一樣釋放出來配備釋放出來不一樣藥品的智能產品嗎?”

但是，麻省理工大學與Lyndra企業(Lyndra, Inc.)已經開展商談獨享授權文件交涉。約翰遜?上海橫衡辦公家具(Robert Langer)和喬瓦尼?特拉艾默索(Giovanni Traverso)自身便是Lyndra企業的創始人，該企業是一家早期生物技術企業，關鍵從業開發設計新式口服藥傳送系統軟件以及有關技術性科學研究，她們的獨家代理授權文件交涉，代表著她們有信心將其深入分析，開發設計出可用商品。大家也期待新品盡早面世，為諸多病人產生福利。

來源于：諸平