受拿铁咖啡泡沫启发的更好的癌症治疗方法

受拿铁咖啡、软糖熊软糖和 Pop Rocks 糖果上面的泡沫的启发，爱荷华大学的研究人员正在创造新的生物相容性材料，这些材料可能会提高化疗和放疗治疗癌症的有效性。

这种新材料被称为气体截留材料或 GeM，可以配制成泡沫、固体或水凝胶，旨在将高浓度的各种治疗气体直接带入组织，包括肿瘤。

在 2 月 2 日发表在 Advanced Science 杂志上的一项新研究中，由 UI 的医学博士 James Byrne 和博士 Jianling Bi 领导的研究人员使用 GeM 将高水平的氧气直接输送到肿瘤中。该研究表明，这提高了标准化学疗法和放射疗法在前列腺癌和一种肉瘤小鼠模型中的有效性。

除了 Byrne、Bi 和他们在 UI 的同事之外，这项研究是一项多机构的努力，涉及麻省理工学院、贝斯以色列女执事医疗中心和哈佛医学院的研究人员。

“我们很早就知道，如果你增加肿瘤内的氧气量，你可以使它对辐射、某些化学疗法甚至潜在的免疫疗法更敏感，”UI 放射肿瘤学助理教授和成员 Byrne 说。 UI 的霍尔顿综合癌症中心。“然而，挑战在于如何以安全、可控的方式输送有效剂量的氧气。”

新研究表明，GeMs 可以显着提高实体瘤内的氧气水平，并使癌细胞更容易受到辐射或化疗的影响。增加的氧气水平似乎也可以提高免疫反应性，这是对免疫疗法产生反应的关键。

“这些 GeM 非常简单，只有三种成分：气体、发泡剂和增稠剂，”同时也是 UI 生物医学工程助理教授的 Byrne 说。“我们使用几种独特的、定制的加压系统将高浓度气体掺入少量这些生物相容性材料中，这些材料可以注射或植入组织中，并允许长时间、受控地释放气体。”

例如，泡沫 GeM 是使用搅打虹吸管制造的——与咖啡师用来在热巧克力和冷冻咖啡饮料上制造泡沫的设备基本相同——但经过逆向工程以接受各种气体，包括氧气。该实验室的搅打虹吸管使用在许多加工食品中发现的安全、低成本的成分来制造 GeM。通过改变每种成分的数量，研究人员可以控制材料中氧气的释放。由于 GeM 是用安全和可食用的成分制造的，Byrne 指出，这些材料用于癌症治疗的可转化性可能非常高。

另一个优势是能够将 GeM 直接植入或注射到肿瘤中。肿瘤内递送癌症疗法是一种在过去十年中蓬勃发展的方法，因为它能够在肿瘤内实现高浓度药物且副作用低。特别是，泡沫可以注入到难以通过手术治疗或切除的肿瘤区域。

“这个项目真正让我兴奋的一个方面是癌症生物学原理与材料科学的结合，以创造出真正有影响力的东西，”研究的第一作者 Bi 说，他是 Byrne 实验室的研究科学家。