“提供气体的能力为我们如何看待治疗开辟了全新的机会。我们通常不认为气体是一种治疗药物，你可以口服（或者可以直肠给药），所以这提供了一种令人兴奋的新方法来思考我们如何帮助患者，“Giovanni Traverso说，他是麻省理工学院的Karl van Tassel职业发展机械工程助理教授，也是布莱根妇女医院的胃肠病学家。

泡沫输送

自20世纪90年代末以来，Otterbein一直在研究低剂量一氧化碳的治疗效果。这种气体已被证明在防止移植器官排斥反应，减少肿瘤生长以及调节炎症和急性组织损伤方面具有有益作用。

当以高浓度吸入时，一氧化碳与血液中的血红蛋白结合并阻止身体获得足够的氧气，这可能导致严重的健康影响甚至死亡。然而，在较低的剂量下，它具有有益的效果，例如减少炎症和促进组织再生，Otterbein说。

“我们已经知道，当作为吸入气体给予时，一氧化碳可以在各种疾病病理学中产生有益的效果，”他说。“然而，由于与安全和可重复的管理以及医护人员的担忧相关的许多原因，在诊所中使用它一直是一个挑战，这导致人们希望找到其他方法来管理它。

几年前，Traverso和Otterbein由Christoph Steiger介绍，Christoph Steiger是前麻省理工学院博士后，也是这项新研究的作者。Traverso的实验室专门开发将药物输送到胃肠道的新方法。为了应对输送气体的挑战，他们提出了将气体掺入泡沫中的想法，就像厨师使用二氧化碳来制造注入水果，蔬菜或其他口味的泡沫一样。

烹饪泡沫通常是通过在液体或已捣碎的固体中添加增稠剂或胶凝剂，然后将其搅拌以加入空气或使用注入二氧化碳或压缩空气等气体的专用虹吸管而产生的。

麻省理工学院的团队创造了一种改良的虹吸管，可以连接到任何类型的气体罐上，允许他们将一氧化碳掺入泡沫中。为了制造泡沫，他们使用了海藻酸盐，甲基纤维素和麦芽糖糊精等食品添加剂。还添加了黄原胶以稳定泡沫。通过改变黄原胶的量，研究人员可以控制一旦施用泡沫，气体需要多长时间才能释放出来。

在证明他们可以控制体内气体释放的时间后，研究人员决定测试泡沫在一些不同的应用中。首先，他们研究了两种类型的局部应用，类似于使用乳膏来舒缓瘙痒或发炎的区域。在一项针对小鼠的研究中，他们发现，直肠递送泡沫可减少由结肠炎或辐射诱导的直肠炎（直肠炎症可由宫颈癌或前列腺癌的放射治疗引起的炎症）引起的炎症。

目前对结肠炎和其他炎症性疾病（如克罗恩病）的治疗通常涉及抑制免疫系统的药物，这可能使患者更容易受到感染。研究人员说，用可以直接应用于发炎组织的泡沫治疗这些病症，为这些免疫抑制治疗提供了一种潜在的替代或补充方法。研究人员说，虽然在这项研究中直肠给予泡沫，但也可以口服它们。

“泡沫非常易于使用，这将有助于转化为患者护理，”Byrne说。

控制剂量

然后，研究人员着手研究可能的全身应用，其中一氧化碳可以输送到肝脏等远程器官，因为它能够从身体其他部位的胃肠道扩散。在这项研究中，他们使用了对乙酰氨基酚过量的小鼠模型，这会导致严重的肝损伤。他们发现，输送到下消化道的气体能够到达肝脏，并大大减少在那里看到的炎症和组织损伤的数量。

在这些实验中，研究人员在一氧化碳给药后没有发现任何不良反应。先前对人类的研究表明，少量的一氧化碳可以安全地吸入。一个健康的个体在血液中的一氧化碳浓度约为1%，对人类志愿者的研究表明，可以耐受高达14%的水平而不会产生不利影响。

“我们认为，随着这项研究中使用的泡沫，我们甚至没有接近我们所关注的水平，”Otterbein说。“我们从吸入气体试验中学到的东西已经铺平了一条道路，只要你知道并可以控制你给予的量，就像任何药物一样，它是安全的。这是这种方法的另一个很好的方面 - 我们可以控制确切的剂量。

在这项研究中，研究人员还创造了含有一氧化碳的凝胶，以及充满气体的固体，使用类似于制造Pop Rocks的技术，Pop Rocks是含有加压二氧化碳气泡的硬糖。他们计划在进一步的研究中测试这些，除了开发泡沫用于人类患者的可能测试。

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