驼峰灵感启发的可摄入磁性胶囊:为短肠综合征治疗实现循环营养储存与供给

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Biomaterials 12.8

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  短肠综合征(SBS)患者的传统治疗手段(肠外营养、肠道移植)存在诸多并发症,治疗效果不佳。研究人员受驼峰启发,开发可摄入磁性胶囊(IMC)用于优化肠内营养。在 SBS 大鼠模型中,IMC 缓解体重减轻等症状,为 SBS 治疗提供新策略。

  
在人体的消化系统中,小肠扮演着极为重要的角色,它负责食物的消化和营养物质的吸收,肠道上皮细胞中的众多营养转运体为此过程提供了保障。然而,有一种病症却给患者带来了极大的困扰,这就是短肠综合征(SBS) 。短肠综合征通常是由于大量小肠被切除导致的,缺血性肠病、克罗恩病、放射性肠炎以及外伤等都是常见病因。得了这种病,患者会出现腹泻、电解质紊乱和体重下降等症状,严重影响生活质量和身体健康。

目前,针对短肠综合征的主要临床干预手段是肠外营养(PN)和肠道移植。在短肠综合征的急性期,肠外营养能够为患者提供能量支持和维持体液平衡。但长期依赖肠外营养会引发一系列并发症,像肠道屏障受损、导管相关感染、代谢紊乱以及肝损伤等。对于没有肝衰竭的患者,孤立的肠道移植是推荐治疗方法;而对于合并肝衰竭的患者,只能选择联合肠 / 肝移植。可这两种移植方式都面临着严重的同种异体排斥问题,导致临床治疗效果并不理想,患者的生命时刻受到威胁。

面对这些难题,科研人员一直在寻找更好的解决办法。华中科技大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们受骆驼驼峰独特功能的启发,开发出一种可摄入磁性胶囊(IMC) ,旨在优化短肠综合征患者的肠内营养,为患者带来新的希望。该研究成果发表在《Biomaterials》杂志上。

研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。首先,分别制备热敏感水凝胶微粒(MPs)和磁壳,再将二者组装成完整的 IMC。利用磁性,借助外部永磁体将 IMC 定位在小肠中。同时,运用近红外(NIR)激光照射,通过磁壳的光热效应来控制热敏感水凝胶微粒对营养物质的释放。在动物实验方面,构建了 SBS 大鼠模型,以此来评估 IMC 的治疗效果。

下面来看看具体的研究结果:

  • 热敏感水凝胶微粒和磁壳的制备与表征:研究人员分别制备了热敏感水凝胶微粒和磁壳,热敏感水凝胶微粒主要负责液体的循环摄入和释放。其中,聚(N - 异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)因具有温度响应特性,被用于制备水凝胶微粒。磁壳则由 NdFeB 和聚乙烯醇制成,二者组装成完整的 IMC。
  • IMC 在短肠综合征治疗中的效果:在 SBS 大鼠模型实验中,研究人员发现,持续的营养调节能够显著缓解大鼠体重下降的情况。通过对营养相关血清学标志物的检测,发现 IMC 改善了这些指标,这意味着 IMC 有助于提升大鼠的营养状况。同时,IMC 还促进了残余小肠上皮的适应,表明其对小肠功能的恢复有积极作用。

从研究结论来看,这种由外部磁壳和内部水凝胶微粒组成的 IMC,能够在小肠中反复储存和可控地供给营养物质。热敏感水凝胶微粒在体温下吸收消化营养液,在磁壳光热效应产生的较高温度下释放储存的营养物质。在 SBS 大鼠模型中,IMC 展现出良好的治疗效果,缓解了体重下降,改善了营养相关血清学指标,促进了残余小肠上皮的适应。

这项研究意义重大。它为短肠综合征的治疗提供了一种全新的策略,突破了传统治疗手段的局限。IMC 具有非侵入性、使用方便等优点,有望提高患者的生活质量,为广大短肠综合征患者带来新的曙光。同时,该研究也为生物医学工程在疾病治疗领域的应用开拓了新的思路,推动了相关领域的进一步发展。

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