让肿瘤充满氧气使它们更容易接受治疗。在寻求向肿瘤输送更多氧气的途径时，研究人员转向了一个不太可能的灵感来源：烹饪中使用的泡沫，如咖啡师用来浇灌热巧克力的打发奶油。利用烹饪行业使用的同样的打发虹吸管，他们创造了一种基于食物的泡沫，可以直接注射到肿瘤中，并表明它能有效减少小鼠肿瘤的治疗阻力。
在体内，肿瘤使自己处于缺氧的状态。这使它们对包括化疗和放疗在内的常见治疗方法产生了臭名昭著的抵抗。为了消除这种防御，研究人员已经使用了增加氧气的技术，如高压氧治疗和一种被称为微泡输液的氧气输送。爱荷华大学生物医学工程师副教授James Byrne说："然而，挑战一直是如何以安全、可控的方式提供有效剂量的氧气。"
因此，Byrne和来自爱荷华大学的研究人员以及来自哈佛医学院、麻省理工学院和贝斯以色列女执事医疗中心的研究人员正着手寻找一种直接向肿瘤注射氧气的方法。他们求助于分子美食学的概念，其中包括将各种可食用物质转化为泡沫，他们反向设计了一个虹吸管，以使用氧气而不是烹饪使用的氧化亚氮。由此产生的泡沫被命名为气体诱导材料，或GeMs。
"这些GeMs非常简单，只有三种成分：气体、发泡剂和增稠剂，"Byrne说。"我们使用几个独特的、定制的加压系统，将高浓度的气体融入这些生物相容性材料的小体积中，这些材料可以被注射或植入组织，并允许气体的长期、可控释放。"
在泡沫的一次迭代中，研究人员使用了一种由类似于爆裂糖果Pop Rocks的天然碳水化合物组成的聚合物。
接下来，研究人员在患有前列腺癌或一种被称为恶性周围神经鞘瘤（MPNST）的肉瘤的小鼠身上进行了实验。恶性外周神经鞘瘤极难进行手术，因为这样做很容易损害其周围的神经，因此找到一种方法使其更容易受到目前最佳治疗方法的影响可以大大改善患者的治疗效果。在这两种类型的肿瘤中，新发明的氧气输送泡沫提高了肿瘤对化疗和放疗的反应性。
由于这些泡沫是由可食用材料和氧气制成的，研究人员认为，如果人体试验成功，将这种治疗方法作为抗癌工具箱中的另一种工具推出是非常可能的。
研究报告的第一作者、伯恩实验室的研究科学家毕建玲说："这个项目真正让我兴奋的一个方面是将癌症生物学原理与材料科学结合起来，创造出真正有影响的东西。"
关于这项研究的论文已经发表在《先进科学》杂志上。
,
