在早期识别息肉并使用内窥镜手术方法（ESM）将其切除是限制息肉浸润到更深的层次并癌变导致死亡的有效方法。粘膜下注射液（SIS）可以提高内窥镜手术的安全性和有效性。常规 SIS 的使用有一些局限性，因此设计了可注射的聚合水凝胶，它可以封装染料/治疗药物，形成粘性凝胶。这些水凝胶作为 SIS 已被广泛研究，以促进持久缓冲垫的形成，从而提高 ESM 的功效。然而，由于需要有毒的化学交联剂、复杂的设计和制造工艺、潜在的免疫反应和溶血，以及它们在 ESM 期间无法控制灌注和出血，一些水凝胶的临床使用仍然受到限制。因此，还需要为 ESM 开发理想的 SIS。
通过内窥镜导管输送的可注射聚合物水凝胶可提供持久的缓冲垫，以增强内窥镜粘膜下剥离术（ESD）去除胃肠道（GIT）小而扁平息肉的功效。本文首次提出了一种新颖、经济高效且易于扩展的粘膜下注射解决方案，该方案以 DGMS（一种 FDA 批准的两亲性分子）组成的自组装水凝胶为基础。DGMSH 与疏水性紫杉醇 (PTX) 治疗药物相结合，并添加 Mb 染料作为可视化剂。
图1.DGMS 水凝胶的形成机制及形貌、物理特性。
DGMSH 比含有 6-ACA 和 PTX 的制剂更快地形成自组装水凝胶。单独使用 DGMSH 和掺入药物时的凝胶化过程差异很大。DGMSH 可以长期储存而不损害其物理特性，且易于通过各种针头规格进行注射，适合用于微创药物输送系统（图1）。
图2.导管注射特性和粘膜下注射的流变特性。
DGMS 分子的烷基链（硬脂酸）之间的疏水相互作用是粘弹性凝胶形成的驱动力。这些是可逆的疏水相互作用。因此，在施加剪切力时，水凝胶可以在粘膜下给药过程中轻松注射，而一旦去除剪切力，它们就会恢复其固体凝胶状态（图2）。
图3. 可视化剂分析和体外降解的稳定性。
DGMSH 和 DGMSH/6-ACA 两种水凝胶都为息肉切除术提供了足够的降解时间，并且在酶存在下的术后降解证明了它们的酶响应性降解能力。局部注射6-ACA封装的自组装水凝胶后，可以帮助、稳定和促进血栓形成（图3）。
图4.离体粘膜下抬高及生物相容性体外评估。
离体研究表明，DGMSH 显示出较少的扩散、较小的组织注射阻力、更高的稳定性和较少的扩散，这可以在 GIT 道中为 ESM 创建长期耐用的缓冲垫。两种水凝胶制剂均具有生物相容性，并且不会妨碍成纤维细胞的活力（图4）。
图5. 水凝胶在大鼠模型中的生物相容性。
为了检查小动物模型中的生物相容性，将DGMSH和DGMSH/6-ACA皮下注射到大鼠的背部区域以产生皮下储库来证明垫子高度稳定性和生物相容性。水凝胶制剂可以在体内特定部位释放药物，提供持续的靶向治疗，同时最大限度地减少全身副作用，并且不会在体内引起显着的免疫或炎症反应（图5）。
图6.水凝胶在活体猪模型中的内窥镜性能。
局部组织中没有明显的免疫细胞浸润，表明没有过敏或炎症的迹象。组织病理学分析表明，水凝胶注射部位的局部组织与盐水相当，表明水凝胶使用安全，并有可能转化为临床（图6）。
总之，本文研究了基于剪切稀化 DGMS 的新型水凝胶的制造和应用，证明了它们作为 ESM 粘膜下注射材料的潜力。全面的物理化学表征表明，这些水凝胶与各种注射器针头尺寸和内窥镜导管针头表现出优异的相容性、流动行为、形态和平滑注射性。这些发现表明，制造的水凝胶可能在未来的生物医学应用中发挥关键作用，从性价比来看，水凝胶制剂的可扩展性和可储存性使其成为临床广泛采用的有潜力的选择。
近期，该研究成果以“Amphiphilic Gelator-Based Shear-Thinning Hydrogel for Minimally Invasive Delivery via Endoscopy Catheter to Remove Gastrointestinal Polyps”为题发表于学术期刊《Small》，论文第一作者为Harshil Dave，通讯作者为印度甘地讷格尔理工学院Mukesh Dhanka。
撰稿人：邹开凤
审稿人：刘彦庆
论文全文链接
https://doi.org/10.1002/smll.202405508
抗菌抗污材料前沿
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