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  眾所周知，咖啡因能提神。近日來，由麻省理工學(xué)院、布里格姆和婦女醫(yī)院組成的一批研究人員發(fā)現(xiàn)了咖啡因的新用途，它可以催化聚合材料的合成。

      研究人員用咖啡因作催化劑，設(shè)計出了一種粘性生物相容性凝膠，這種凝膠可用于藥物輸送以及其他醫(yī)療應(yīng)用。

    據(jù)報道，Robert Langer是麻省理工大學(xué)David H. Koch 學(xué)院教授，同時也是該研究的資深作者之一，他表示：“聚合物凝膠的交聯(lián)合成法與其它大多數(shù)合成方法一樣，都會損害物質(zhì)的敏感性，比如生物藥物的敏感性。相比之下，新方法使用綠色化學(xué)以及普通的食品原料。所以我們相信，這些新材料有助于研發(fā)出新的醫(yī)療設(shè)備和藥物輸送系統(tǒng)。" 

      在《生物材料》雜志上發(fā)表的論文說明可以在凝膠中載入兩種抗瘧藥物，所以他們希望這種材料也可以用于攜帶其他類型的藥物。研究人員說，這種攜帶藥物的材料可以咀嚼且更容易吞咽。

      Giovanni Traverso是麻省理工大學(xué)科赫癌癥綜合研究所的一位研究人員，也是布里格姆和婦女醫(yī)院的胃腸病學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)工程師，同時也是這篇論文的資深作者，他表示:“這種新材料對吞咽膠囊和藥片有困難的病人群體來說非常有用，特別是兒童。”

咖啡因激增

      制備聚合物凝膠通常需要金屬催化劑，如果催化劑在凝膠形成后還保留在材料中，就會存在一定的危害性。麻省理工大學(xué)的研究小組想出一種新的方法，即制造凝膠的催化劑與原料采用食物或其他安全可食用材料。

      Traverso說:“我們的目標(biāo)就是用更安全的催化劑來簡化制造方法，同時從根本上解決凝膠的安全性問題。”

      雖然之前沒有用化學(xué)法合成過咖啡因，但研究人員注意到，咖啡因來源于植物，且表現(xiàn)為弱堿性，這意味著它可以很輕松地從其他分子中提純出來。它還具有類似于弱堿性有機物的結(jié)構(gòu)，而堿可催化形成酯鍵，然后合成聚酯，最后形成凝膠。

      DiCiccio(前麻省理工大學(xué)博士后Angela DiCiccio，是本文的主要作者，現(xiàn)就職于Google X生命科學(xué)部)說:“生物聚酯可設(shè)計加工成食用材料。但是，催化劑在催化反應(yīng)的時候，多半會產(chǎn)生雜質(zhì)或是需要高溫加熱。不過，我們的新方案提供了一個更簡煉的辦法來解決這個問題，即用便宜的材料和常見的化學(xué)物質(zhì)制備凝膠。"

      研究人員決定用咖啡因來催化檸檬酸與聚乙二醇( PEG )反應(yīng)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中檸檬酸是另一種由植物產(chǎn)生的可食用物質(zhì)，聚乙二醇是一種生物相容的聚合物，已經(jīng)在藥物和消費品中已經(jīng)應(yīng)用了數(shù)十年，如牙膏。

      當(dāng)咖啡因與檸檬酸以及PEG混合后，經(jīng)稍微加熱，咖啡因打開PEG中氧鍵，使其與檸檬酸反應(yīng)，形成由PEG和檸檬酸交替組成的分子鏈。如果混合物中有藥物分子，則藥物分子會也會結(jié)合到分子鏈中。

混合搭配

      研究人員表明，他們不僅可以將兩種瘧疾藥物青蒿琥酯和哌喹添加到聚合物中，而且還可以通過改變凝膠組分來改變它的化學(xué)與物理性質(zhì)。該項目的研究人員不僅制備出了同時含有PEG和聚丙二醇的聚合物凝膠，而且還制備出一些以不同比例混合這兩種聚合物的凝膠。這樣研究員們可以控制凝膠的性能，例如強度、表面結(jié)構(gòu)和藥物釋放的速率。

      Traverso稱：“根據(jù)應(yīng)用和加入藥物的不同，可以進行多種比例混合、對比，從而找到一組最佳比率的混合物。”

      凝膠還可以壓印圖案，例如荷葉表面的微型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可讓凝膠疏水。改變凝膠的表面特性可以幫助研究人員控制它在消化道中的移動速度。

      所制備的凝膠含有的咖啡因與一杯茶中的咖啡因含量大致相同。通過初步的安全性試驗，研究人員發(fā)現(xiàn)凝膠對四色人種以及大鼠的細胞都無害。