乳糖不耐症和糖尿病都是很令人头疼的疾病，患者只能依靠不断服药暂时解决问题。

麻省理工学院的工程师们正在尝试一种新的解决思路。利用消化道中发现的酶，他们设计了一种在小肠内壁生成涂层的方法。这种涂层可以用于输送药物，帮助消化乳糖或防止葡萄糖被吸收。

研究人员用猪作为实验对象，证明他们可以使用这种方法简化药物输送，原本需要每天多次服用的药物只需给药一次就能保证剂量。

他们还进一步改良了涂层，使其可以用于提供乳糖酶或者阻止葡萄糖的吸收。这样一来，乳糖不耐症和糖尿病都有望发现新的治疗策略。该研究最近以论文形式发表在《科学转化医学》杂志上。

研究团队由麻省理工学院科赫综合癌症研究所的博士后 Junwei Li 领导。最初开始这个项目，是为了尝试开发新的流体药物配方，用于替代胶囊，更适合儿童和老人口服吞咽。最理想的情况是这种药物既方便吞咽，又能提高药物的吸收率。

研究团队从大自然中汲取了灵感，尝试使用一种名为聚多巴胺（PDA）的聚合物。该物质是贻贝分泌的粘性物质的一部分，可以帮助它们紧贴在岩石上。

PDA 由多巴胺单体组成。研究人员发现，过氧化氢酶可以将多巴胺分子组成 PDA 聚合物，而这种酶广泛存在于人体消化道内，尤其是小肠中。

为了验证效果，研究人员在猪身上进行了试验。他们将由多巴胺和安全剂量的过氧化氢组成的溶液输送到猪的消化道内，然后观察小肠中过氧化氢酶的反应。他们发现酶会将溶液分解成水和氢气，帮助多巴胺分析结合起来，形成 PDA 聚合物。

几分钟后，聚合物就形成了薄膜，覆盖在小肠的内壁上。涂层的材质是多巴胺分子制成的聚合物，可以以液体形式输送。当溶液到达小肠时，分子会在酶的催化下形成薄膜一样的聚合物。

这些聚合物具有粘膜的黏附特性，可以非常牢固地吸附在肠壁上。

图 | 正常肠道组织（左）和薄膜覆盖的肠道组织（右）（来源：Junwei Li, MIT）

随后，研究团队就开始尝试制造不同用途的改良涂层。如果在薄膜上加入乳糖酶，就可以帮助乳糖消化。在猪身上，改良后的涂层将乳糖消化效率提升了大约 20 倍。

在另一项应用中，研究人员加入了一种名为吡喹酮的药物，可以用于治疗血吸虫病。通常来说，该药物必须每天服用 3 次。但使用这种方法，每天只需要服用一次，药物的有效成分会在一天内释放。这种方法也有望用于每天需要多次服用的抗生素等药物。

此外，研究人员还表示，他们可以将聚合物嵌入交联剂之中，让葡萄糖分子无法渗透涂层，就不能被人体吸收。这种技术有助于对抗糖尿病，肥胖症或者其他代谢性疾病。

实验中，这种涂层可以持续约 24 小时，然后就会随着肠壁上的细胞一起脱落。

在猪身上实验时，研究人员使用内窥镜输送了溶液。下一步他们计划开发可以口服的溶液，为人体实验做准备。与此同时，他们还在拓展其他替代方案，常规的胶囊和药丸都在考虑范围内。

研究团队还用大鼠进行了初步的安全性研究，发现多巴胺溶液不会造成伤害。几乎所有多巴胺分子都会合成涂层，不会进入其他组织或血液中。在薄膜脱落 24 小时后，肠道的营养吸收能力没有任何改变。他们计划在未来进行更多的安全性研究，探索多巴胺可能产生的任何作用。

“多巴胺涂层的应用场景十分独特，为很多问题提供了新的解决思路，” 论文作者，麻省理工学院机械工程系副教授 Giovanni Traverso 表示。

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责编：高潭清

参考：https://news.mit.edu/2020/synthetic-gi-coating-0826