金属支架或钉可以根据需要在体内分解，可以省去一些外科手术和内窥镜手术。

麻省理工学院的研究人员利用一种导致金属断裂的现象，设计了一种可以在人体内用作支架、钉针或药库的医疗设备，当它们不再需要时，根据需要安全地分解。

上图：麻省理工学院的工程师已经表明，铝制成的医疗设备可以通过暴露于镓铟（一种渗入金属颗粒边界的液态金属）而在体内分解。

研究人员表明，由铝制成的生物医学设备可以通过将它们暴露在一种名为共晶镓铟（Egain）的液态金属中而解体。在实践中，这可能是通过将液体涂在固定皮肤的钉针上，或者通过给患者注射EGaIn微粒来实现的。

研究人员说，以这种方式触发这些装置的解体，可以消除手术或内窥镜手术来移除它们的需要。

“这是一个非常引人注目的现象，可以应用于多种情况，”乔瓦尼·特拉弗索（GiovanniTraverso）说，他是麻省理工学院机械工程卡尔·范·塔塞尔职业发展助理教授，医院的胃肠病学家。“这潜在地实现了一种不需要内窥镜或外科手术就能移除设备的系统。”

乔瓦尼·特拉弗索是这项发表在《先进材料》杂志上的研究的资深作者。MIT博士后薇薇安·费格（VivianFeig）是这篇论文的第一作者。

分解金属

几年来，特拉弗索的实验室一直在研究可以在消化道停留数天或数周的可消化设备，并按特定的时间表释放药物。

这些设备大多是由聚合物制成的，但最近研究人员一直在探索使用金属的可能性，金属更坚固、更耐用。然而，使用金属设备的挑战之一是，一旦不再需要它们，就必须找到一种方法将它们移除。

为了创造可以在体内按需分解的设备，麻省理工学院的团队从一种被称为“液态金属脆化”的现象中获得了灵感。这一过程被认为是金属结构失效的根源，包括由锌和不锈钢制成的结构。

薇薇安·费格说：“我们知道，液态金属的某些组合实际上可以进入固体金属的晶界，导致它们急剧减弱并失效。我们想看看能否以一种有效的方式，利用已知的故障机制来制造这些生物医学设备。”

一种能引起脆化的液态金属是镓。在这项研究中，研究人员使用了共晶镓-铟，这是一种镓合金，科学家们已经探索出这种合金在生物医学以及能源和柔性电子产品中的各种应用。

对于设备本身，研究人员选择了铝，因为铝在接触镓时很容易脆化。

镓以两种方式削弱铝等固体金属。首先，它可以扩散到金属的晶界（构成金属的晶体之间的边界线）导致金属碎片断裂。麻省理工学院的团队表明，他们可以通过设计不同类型的颗粒结构的金属来利用这种现象，允许金属在给定的点上破碎成小块或断裂。

镓还可以防止铝在其表面形成一层保护性的氧化层，这会增加铝暴露在水中的机会，并加强其降解。

麻省理工学院的研究小组表明，在铝设备上涂上镓-铟后，金属会在几分钟内分解。研究人员还创造了镓铟纳米粒子和微粒，并表明这些悬浮在液体中的微粒也可以分解铝结构。

随需应变的分解

虽然，研究人员最初的努力是为了创造可以在胃肠道内分解的设备，但他们很快意识到，这也可以应用于其他生物医学设备，如钉针和支架。

上图：星形医疗器械原型的照片。

为了演示镓-铟的应用，研究人员设计了一个星形装置，装置的臂通过空心铝管连接到中心弹性体上。药物可以在臂中携带，该装置的形状有助于药物在胃肠道中保留较长一段时间。在一项动物研究中，研究人员表明，这种装置可以在用镓-铟处理后，在胃肠道中分解。

研究人员随后创造了铝钉，并证明它们可以用来将组织固定在一起，然后被镓-铟涂层溶解。

薇薇安·费格说：“现在，取出钉子实际上会导致更多的组织损伤。我们展示了，使用我们的镓配方，只需将其涂在钉子上，然后按需分解即可。”

研究人员还表明，他们设计的铝支架还可以植入食道组织，然后被镓-铟分解。

目前，食道支架要么永久留在体内，要么在不再需要时通过内窥镜取出。这种支架通常由镍钛合金等金属制成。研究人员现在正在研究是否可以用镍钛化合物和其他金属制造出可溶解的装置。

薇薇安·费格表示：“从材料科学的角度来看，一件令人兴奋的事情是：我们能不能将临床上更常用的其他金属进行修饰，使它们也能成为主动触发的金属？”

在这项研究中，研究人员对啮齿动物进行了初步的毒性研究，发现镓-铟即使在高剂量下也是无毒的。然而，研究人员说，还需要更多的研究来确保它对患者的安全性。

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