一氧化碳泡沫能帮助对抗炎症吗?
一氧化碳是一种潜在的致命气体。然而，在小剂量下，它也有有益的品质:它已被证明可以减少炎症，并有助于刺激组织再生。
由麻省理工学院、布里格姆妇女医院、爱荷华大学和贝斯以色列女执事医疗中心领导的一组研究人员现在设计了一种新的分娩方式一氧化碳以避免潜在的有害影响。受到分子烹饪技术的启发，他们能够融合碳一氧化碳变成稳定的泡沫，可以输送到消化道。
在一项对老鼠的研究中，研究人员表明，这些泡沫可以减少结肠炎症，并有助于逆转急性肝衰竭由对乙酰氨基酚过量引起。这项新技术，今天在一篇文章中描述科学转化医学研究人员说，纸张也可以用来输送其他治疗气体。
“输送气体的能力为我们思考治疗方法开辟了全新的机会。“我们通常不认为气体是一种可以口服(或可以直肠给药)的治疗方法，所以这提供了一个令人兴奋的新方法来思考我们如何帮助病人，”麻省理工学院机械工程卡尔·范·塔塞尔职业发展助理教授乔瓦尼·特拉弗索说，他是布莱根妇女医院的胃肠病学家。
特拉弗索和哈佛医学院和贝斯以色列女执事医疗中心的外科教授里奥·奥特拜因是这篇论文的资深作者。主要作者是詹姆斯·伯恩，爱荷华大学的内科科学家和放射肿瘤学家(以前是麻省理工学院布里格姆/达纳·法伯放射肿瘤学计划的居民)，以及麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究分支机构;Beth Israel Deaconess的研究员David Gallo;以及布里格姆妇女学院的研究工程师汉娜·博伊斯。
泡沫运输
自20世纪90年代末以来，奥特拜因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、减少肿瘤生长、调节炎症和急性组织损伤方面具有有益作用。
当吸入高浓度一氧化碳时，一氧化碳会与血液中的血红蛋白结合，阻止身体获得足够的氧气，从而导致严重的健康影响甚至死亡。然而，在低剂量下，它有有益的效果，如减少炎症和促进组织再生，Otterbein说。
他说:“多年来，我们已经知道一氧化碳作为一种吸入气体，可以对各种疾病的病理产生有益的影响。”“然而，在临床上使用它一直是一个挑战，原因与安全性和可重复性有关，而且卫生保健工作者这导致人们想要找到其他方法来管理它。”
几年前，特拉弗索和奥特拜因是由前麻省理工学院博士后、这项新研究的作者之一克里斯托弗·斯泰格介绍的。特拉弗索的实验室专门研究将药物输送到胃肠道的新方法。为了解决输送气体的挑战，他们想到了将气体融入泡沫中的想法，就像厨师使用的方法一样二氧化碳制造含有水果、蔬菜或其他味道的泡沫。
烹饪泡沫通常是通过在液体或固体中加入增稠剂或胶凝剂，然后搅拌以吸收空气，或者使用专门的虹吸管注入二氧化碳或压缩空气等气体来产生的。
麻省理工学院的研究小组发明了一种改进的虹吸管，可以连接到任何一种气罐上，使他们能够将一氧化碳吸收到泡沫中。为了制造泡沫，他们使用了海藻酸盐、甲基纤维素和麦芽糊精等食品添加剂。还添加了黄原胶来稳定泡沫。通过改变黄原胶的量，研究人员可以控制泡沫注入后气体释放所需的时间。
在证明他们可以控制体内气体释放的时间之后，研究人员决定测试几种不同应用的泡沫。首先，他们研究了两种局部应用，类似于用药膏来缓解瘙痒或发炎的部位。在一项对小鼠的研究中，他们发现，通过直肠输送泡沫可以减少由结肠炎或辐射诱发的直肠炎(放射治疗宫颈癌或前列腺癌可引起的直肠炎症)引起的炎症。
目前治疗结肠炎和其他炎症性疾病(如克罗恩病)的方法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，用一种可以直接应用于炎症组织的泡沫来治疗这些疾病，为那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，泡沫是通过直肠给药的，但也有可能通过口服给药。
“泡沫非常容易使用，这将有助于将其转化为患者护理，”伯恩说。
控制剂量
然后，研究人员开始研究可能的全身应用，其中一氧化碳可以被输送到远处的器官，如肝脏，因为它能够从胃肠道扩散到身体的其他地方。在这项研究中，他们使用了一个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，输送到下胃肠道的气体能够到达肝脏，从而大大减少了肝脏的炎症和组织损伤。
在这些实验中，研究人员没有发现一氧化碳摄入后的任何不良反应。先前对人类的研究表明，少量的一氧化碳可以被安全吸入。一个健康人血液中的一氧化碳浓度约为1%，对人类志愿者的研究表明，高达14%的浓度是可以忍受的，没有副作用。
“我们认为泡沫在这项研究中，我们甚至没有接近我们所担心的水平，”奥特拜因说。“我们从吸入气体试验中学到的东西为它的安全铺平了道路，只要你知道并能控制你的剂量，就像任何药物一样。这是这种方法的另一个好处——我们可以控制确切的剂量。”
在这项研究中，研究人员还制造了含有一氧化碳的凝胶，以及充满气体的固体，使用的技术类似于制作Pop Rocks(一种含有加压二氧化碳气泡的硬糖)的技术。他们计划在进一步的研究中对这些泡沫进行测试，并为可能的人类患者测试开发泡沫。
进一步探索
