我们知道，一氧化碳是一种致命的有毒气体，一氧化碳中毒甚至致死的新闻报道屡见不鲜。这种气体会夺走原本与氧气结合的血红蛋白，导致身体各个部位氧气供应不足，造成器官功能损伤甚至死亡。
但你知道吗？当低浓度的一氧化碳进入人体，它们不仅不再有害，相反还能减轻炎症、促进组织再生、抑制器官移植后的免疫排斥，甚至抑制肿瘤生长……总之，这时一氧化碳摇身一变，从致命杀手转变为良药。不过，要想用一氧化碳治病，有一道障碍是必须跨越的：如何将一氧化碳安全、高效地递送到体内的目标区域？直接吸入一氧化碳气体固然是一种思路，但考虑到对患者与医护人员的安全隐患，这种方式难以进入临床应用。此外，众多科学家还尝试了输液、口服溶解了一氧化碳的液体等多种策略，但始终难以实现满意的效果。现在，一项发表于《科学·转化医学》的新研究从分子料理中获得灵感，提出了一项全新的递送策略：将一氧化碳掺入稳定的泡沫，进入消化道的泡沫可以帮助治疗肠道炎症等疾病。
“我们早已知道，吸入少量一氧化碳气体有助于缓解多种疾病的症状，”研究领导者之一，哈佛大学医学院Leo Otterbein教授表示，“但如何实现临床应用却极具挑战性。出于安全性、给药可重复性等原因，人们需要找到新的给药方式。”这项研究由Otterbein教授与麻省理工学院（MIT）的Giovanni Traverso教授共同领导。他们借鉴了烹饪中分子料理的操作思路。在分子料理中，厨师会向液体或固体粉末添加发泡剂，然后利用泡沫枪、搅拌器等工具注入二氧化碳或压缩空气，形成吸引眼球并且浓缩了风味的泡沫。在这项研究中，研究团队使用了类似的原理。他们用经过改造的泡沫枪，使得一氧化碳可以掺入泡沫中。当然，只有一氧化碳还不足以形成泡沫。研究团队使用了海藻酸盐、甲基纤维素、麦芽糖糊精等食品添加剂；此外，还添加了黄原胶用于提升泡沫的稳定性。黄原胶用量的多少，决定了气体在目标区域停留多久再被释放。
▲包含了一氧化碳气体的泡沫材料（图片来源：研究团队供图）构建了这样的递送系统后，研究团队分别通过啮齿动物与猪的实验，检验了其可行性。在通过直肠将泡沫递送至体内后，这些动物的胃肠道中如期产生了预定量的一氧化碳，并且没有出现副作用。这些一氧化碳气体究竟能否治病？接下来，研究团队在不同的小鼠疾病模型中检验了一氧化碳的疗效。其中一项实验证实了一氧化碳缓解肠道炎症的作用：从直肠递送的泡沫能够缓解小鼠的结肠炎及放射性直肠炎。目前，治疗肠道炎症的药物往往需要抑制免疫系统，因此患者面临着更高的感染风险。而利用泡沫的治疗可以直接靶向发炎的组织，提供了全新的治疗思路。研究团队并未止步于此，接下来他们想要探索的是：除了直接抵达的胃肠道，一氧化碳气体在扩散至身体其他区域后，还能不能在其他器官中发挥作用？为此，这项研究使用了对乙酰氨基酚用药过量的小鼠模型——这种情况下，小鼠会遭遇严重的肝脏损伤。实验发现，递送至胃肠道的一氧化碳也可以抵达小鼠肝脏，大幅减轻肝脏的炎症与组织损伤，逆转急性肝衰竭。
▲研究团队设计出包裹了一氧化碳的泡沫、凝胶与固体，泡沫可通过直肠递送与口服两种方式进入胃肠道。（图片来源：参考资料[1]）在研究团队看来，这个系统还具有更广泛的应用前景。除了制造泡沫，他们还分别将一氧化碳填入凝胶和固体中。举例来说，固体递送工具的生产就类似于跳跳糖的原理：在固体中包含着压缩气体。基于这些设计，研究团队有望进一步开发出针对不同场景、可用于不同气体的递送工具。当泡沫与止痛药与抗生素等药物联合使用，我们可以期待更加令人欣喜的效果。研究团队还表示，尽管这项实验是通过直肠递送泡沫，但将来也可能通过口服，实现更加便捷的递送。参考资料：
[1] James Byrne et al. Delivery of Therapeutic Carbon Monoxide by Gas-Entrapping Materials. Science Translational Medicine (2022). DOI: 10.1126/scitranslmed.abl4135
[2] Could carbon monoxide foam help fight inflammation? Retrieved June 29th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/957175
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