設計產品進入消化道
大人小孩或者寵物不小心吞進一些物品，很讓人擔心，主要是怕吞進去的東西在腸胃道塞住，會非常危險，還需要開刀取出；但你可能也聽說過不少案例，過幾天就隨著大號排出來了。其實，藥物釋放的技術裡，有不少狀況，反而是希望吃進去的藥物能待在體內一段時間，讓藥物在適當的位置釋放；而另有小型的醫材像是攝影機或晶片，也希望能待在胃裡一段時間來做減肥或治療。然而，生物體的消化道各位置有不同的酸鹼值(pH)，可能分解吃進去的食物。那麼要如何設計一個產品，能耐受不同的酸鹼值，還能保有彈性變形的空間，最後順利進入不同大小的消化道，是最大的挑戰。
新材料凝膠耐胃酸
美國「麻州理工學院」(MIT)的「寇克綜合癌症研究所」(Koch Institute for Integrative Cancer Research)和「麻州總醫院」(Massachusetts General Hospital, MGH)合作開發一種化合物凝膠，這種凝膠的產品因為具有彈性，所以可以壓縮成小體積，可直接吞進去或者利用內視鏡放入胃內，之後便張開恢復原形，還能在胃裡面待上數天，不會被分解；若被推擠進入腸道，則會因為腸道接近中性的酸鹼值而分解，如此就能順利排出體外，不用擔心會堵塞消化道的危險。
這個化合物凝膠的產生，是先合成彈性化合物，加入臨床使用的腸道相容化合物，之後加入鹽酸(hydrochloric acid, HCl)，然後做離心而產生一種由韌性、彈性的化合物凝膠，同時具有彈性和腸道相容性。
尺寸設計的考量
要設計一個能胃內待較久的裝置，除了要注意腸胃道內的酸鹼值，還要注意該裝置應具備適當的尺寸和形狀，以便能夠順利進入胃部。依據現有的資訊，在胃和腸連結處的幽門內徑約1.5-2.0公分，而食道通常也只比幽門大一點而已。所以膠囊或者小型裝置必須設計得夠小，才能夠順利通過食道進入胃部，但也因為這樣的尺寸和幽門差不多，所以裝置很容易就直接通過胃部、幽門，然後溜進腸道。而這與原來設定的目標–「膠囊或裝置必須要在胃內做長時間存留」並不相同。所以，不能僅僅在裝置的尺寸上面想辦法，還需要搭配其他方法以達到目的。
醫材動物實驗
為了測試這個新裝置的材料性能，研究員利用了無毒性、可分解的「聚己内酯」(polycaprolactone, PCL)來建構這個醫療裝置，先將這些PCL分別做成一小段圓弧狀，並利用開發的新材料–凝膠將這些一小段一小段的PCL黏結起來(可以想像類似一條橡皮筋先切成一小段、一小段，再用黏膠連結起來，成為一個圓圈)，這個彈性裝置的直徑約3公分，比幽門的內徑大一些。(點這裡看圖片)接下來，將這個裝置「摺疊」成較小的形狀，這樣就能很方便地通過豬隻的食道進入胃部，根據實驗觀察，在15分鐘內，這個裝置就完全伸展開，恢復成原來的形狀，且在胃內停留了七天；而當這個裝置被胃部連續幾天推擠，最後終於通過幽門，進入小腸之後，使用新材料的凝膠便開始分解，成為較小的PCL碎片，不會造成阻塞。
未來藥物釋放應用
這個同時具有彈性和特殊酸鹼值反應的材料，可用在很多需要存在胃內的醫療和藥物裝置設計。開發團隊很希望能更精進這個設計，進而用在藥物釋放上。
文章參考：MIT News
圖片來源：EagleCam@Flickr CC BY-ND 2.0
原文參考：nature materials
