受到拿铁咖啡顶部的泡沫以及软糖熊和Pop Rocks糖果的启发，爱荷华大学的研究人员正在创造新的生物相容性材料，可以提高化疗和放疗治疗癌症的有效性。

这些新材料被称为气体截留材料或GeMs，可以配制成泡沫，固体或水凝胶，旨在将高浓度的各种治疗气体直接带入组织，包括肿瘤。

在2月<>日发表在《先进科学》杂志上的一项新研究中，由UI的James Byrne博士和Jianling Bi博士领导的研究人员使用GeMs将高水平的氧气直接输送到肿瘤中。研究表明，这提高了标准化疗和放射治疗在前列腺癌和一种肉瘤小鼠模型中的有效性。

除了Byrne，Bi和他们在UI的同事之外，这项研究是一项多机构的努力，涉及麻省理工学院，贝斯以色列女执事医疗中心和哈佛医学院的研究人员。

“我们早就知道，如果你增加肿瘤内的氧气量，你可以使其对辐射，某些化学疗法甚至潜在的免疫疗法更敏感，”UI放射肿瘤学助理教授Byrne说。“然而，挑战是如何以安全、可控的方式提供有效剂量的氧气。

这项新研究表明，GeMs可以显着增加实体瘤内的氧气水平，并使癌细胞更容易受到放疗或化疗的影响。增加的氧气水平似乎也改善了免疫反应性，这是产生免疫治疗反应的关键。

“这些GeM非常简单，只有三种成分：气体，发泡剂和增稠剂，”Byrne说，他也是生物医学工程的UI助理教授。“我们使用几种独特的定制加压系统将高浓度气体掺入少量这些生物相容性材料中，这些材料可以注射或植入组织，并允许长期、受控地释放气体。

例如，泡沫GeM是使用搅打虹吸管制造的 - 基本上与咖啡师用于在热巧克力和冷冻咖啡饮料上制作泡沫的设备相同 - 但逆向工程以接受各种气体，包括氧气。该实验室的鞭打虹吸管使用许多加工食品中发现的安全，低成本的成分来制造GeMs。通过改变每种成分的数量，研究人员可以控制材料中氧气的释放。由于GeM是用安全和可食用的成分制造的，Byrne指出，这些材料用于癌症护理的可翻译性可能非常高。

另一个优点是能够将GeMs直接植入或注射到肿瘤中。肿瘤内递送癌症疗法是一种在过去十年中蓬勃发展的方法，因为它能够在肿瘤内实现高浓度的药物，副作用低。特别是泡沫，可以注射到难以通过手术治疗或去除的肿瘤区域。

“这个项目真正让我兴奋的一个方面是癌症生物学原理与材料科学的结合，创造出真正有影响力的东西，”研究第一作者，Byrne实验室的研究科学家Bi说。