近日，美國哈佛醫學院、愛荷華大學、麻省理工學院等機構的研究人員，受到咖啡店奶泡、軟糖和跳跳糖的啟發，分別以泡沫、水凝膠和固體設計了三種氣體捕捉材料(gas-entrapping material, GEM)，可以有效地將低劑量一氧化碳送入小鼠和豬體內，並證實泡沫GEM有潛力治療腸胃疾病和肝損傷。研究在6月29日發表於《Science Translational Medicine》。

研究團隊指出，一氧化碳長期以來被視為有毒氣體，但先前已有臨床前研究顯示，低濃度的一氧化碳具有免疫調節作用，現在也有吸入一氧化碳的療法正在進行臨床試驗。

不過，如何安全地遞送適當劑量的一氧化碳一直具有挑戰性。

論文第一作者、愛荷華大學醫療中心(University of Iowa Health Care)腫瘤學與生醫工程助理教授James D. Byrne說：「泡沫氣體捕捉材料的設計靈感，來自於星巴克使用的發泡器(whipping siphons)。」

研究團隊自製了發泡器，將其加壓到200 psi (磅/平方英寸)，此壓力幾乎是汽車輪胎壓力的7倍，能夠將一氧化碳氣體捕捉至泡沫GEM的小氣泡內。

此外，研究團隊也使用了一種類似於小熊軟糖(gummy bear)的水凝膠——「氯化鈣溶液中的藻酸鈉離子交聯劑」，以及從YouTube學習製作跳跳糖(Pop Rocks)，並以同樣策略製作固體系統。

論文共同通訊作者、麻省理工學院機械工程系助理教授Giovanni Traverso表示，研究團隊從一開始，就鎖定使用低成本的材料，以實現具有可擴展性和可行性的產品。

研究證實，泡沫、水凝膠和固體GEM，皆可捕捉一氧化碳，並在小鼠和豬模型中，遞送不同濃度的一氧化碳至腸道中。

其中，帶有一氧化碳的泡沫GEM，證實在化學誘發的結腸炎、輻射誘發的直腸炎，和乙醯胺酚(acetaminophen)過量引起肝損傷的小鼠模型中，皆可以減少組織損傷和發炎。

沒有參與研究的科羅拉多大學胃腸病學助理教授Joseph Onyiah評論：「要製造足夠用於人體的泡沫，且符合美國食品藥物管理局(FDA)的安全性標準，還需要更多工作。」

研究團隊預計進一步提高發泡器的壓力，以捕捉和釋放更多一氧化碳，並在泡沫內產生更多小氣泡。

研究人員表示，這種泡沫GEM可以由直腸或口服給藥，且GEM可應用的範圍遠遠不僅腸道，例如對於國防部來說，需要將氧氣瓶長途運送到前線時，捕捉氣體的技術也會很有用處。

論文共同通訊作者、貝斯以色列女執事醫療中心外科教授Leo E. Otterbein說：「這種將傳統研究與美食技術結合的創新方法，令我印象深刻。」

參考資料：https://www.statnews.com/2022/06/29/food-science-inspires-new-approach-to-treating-gut-liver-injury/

(編譯/劉馨香)