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来源：利哈伊大学（Lehigh University）

一种新兴的水凝胶材料具有在胃肠道中降解和自发重组的能力，可以帮助研究人员开发更有效的口服给药方法。

利哈伊大学罗辛工程与应用科学学院化学与生物分子工程副教授凯利舒尔茨(Kelly Schultz)说：“大部分药物和营养物质都是在肠道中被人体吸收的，但要到达肠道，它们必须经过胃——这是一个非常酸性、恶劣的环境，会干扰药物中的活性分子。”

舒尔茨和四年级的化学工程博士生吴楠正在研究共价适应性水凝胶(CAHs)，这种水凝胶被设计成当分子在胃中失去聚合物时释放分子，但随后自行重新凝胶，保护分子并使其在肠道中保持活性，从而实现靶向输送。该团队的微流变学研究在本期《软物质》（Soft Matter）的一篇文章和内封面插图中有所介绍。

为了对这种材料进行表征，并提供对其制药潜力的深入了解，吴将舒尔茨实验室最初开发的微流体设备重新用于织物和家庭护理产品的研究，以创建“芯片上的胃肠道”实验装置允许她交换凝胶周围的流体环境，以模拟胃肠道中所有器官的酸碱度环境，模拟如果摄入该物质将如何随时间发生反应。

利用微流变学，吴收集了显微镜下的数据，并测量了凝胶中有多少颗粒在蠕动，有些实验需要数小时，有些则需要数天，这取决于她正在复制的消化器官。吴使用一种算法来追踪这些粒子，这种算法可以产生关于这些物质性质的有科学意义的信息，这种算法最初是由科罗拉多大学博尔德分校的克里斯蒂·安斯教授开发的。

舒尔茨说：“CAHs表现出不寻常的自发再胶凝，这真的很令人惊讶。”“一般来说，凝胶不会降解，然后在没有任何额外刺激的情况下重新形成，就像这些一样。我们已经证明了CAHs作为口服药物和营养物质输送手段的可行性，现在我们开始着手进行分子释放研究，并加入其他成分，使实验更加复杂。”

舒尔茨说，吴在她整个博士学习期间一直在研究这些材料。“她做了令人惊叹的工作，并致力于了解研究的各个方面。”

舒尔茨的研究实验室专注于胶体和聚合物凝胶支架的表征以及表征这些复杂系统的新技术开发，这些系统在医疗保健和消费品等领域发挥着重要作用。

“我们在生物材料方面所做的有些独特：在交联化学和实际开发这些材料方面有很多工作要做，在植入和测试这些材料方面有很多动物研究，但在中间没有太多工作要做。”设计一种材料和理解它工作时发生的事情之间存在着很大的神秘。我们正在努力寻找新的方法来复制动物或人体内部的情况，并收集重要的测量数据，以便将这些点联系起来，为进一步的研究提供信息。”

参考文献：

Nan Wu, Kelly M. Schultz. Microrheological characterization of covalent adaptable hydrogel degradation in response to temporal pH changes that mimic the gastrointestinal tract. Soft Matter, 2020; 16 (27): 6253 DOI: 10.1039/D0SM00630K