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“智能胰岛素贴片”:消除糖尿病人注射之苦,可长时间保持患者血糖稳定
作者:未知   来源:未知   2017-02-22 12:32   分享道
Original 2017-01-11 微流控之家 微流控之家

 

 

据统计,2015年全球糖尿病患者约有4.15亿,这一数字到2035年可能会增加到5.92亿,形势非常不容乐观。Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病人需要定期扎指取血检测血糖水平并注射胰岛素,这个过程很痛苦却并不十分精确。注射错误剂量的药物能够导致失明、截肢、昏迷甚至死亡,研究人员一直都在寻找更加实时有效且更加安全的的糖尿病监测及治疗方案。

 

 

 

美国北卡罗来纳州州立大学(UNC)的一项新发明——“智能胰岛素贴片”,或将解决这个问题。智能胰岛素贴片”只有指甲盖大小,贴片的一面覆盖着121个微小的针,这些针充满了微小的囊泡。当血糖浓度过高时,这些囊泡会打开,释放胰岛素。

 

 

 

“智能胰岛素贴片”的原理很简单,但是设计的很巧妙。他们利用了体内的化学反应过程,达到释放胰岛素的目的。为消除可能的人为错误,研究人员创建了一种“闭环系统”,在血糖检测设备和控制胰岛素设备之间建立直接联系。他们模拟β细胞的工作原理——在小囊泡中生产和存储胰岛素。当血糖浓度升高时,从血液中进入微针的葡萄糖会在微针内发生化学反应,导致包裹胰岛素的囊泡破裂,释放胰岛素;当血糖浓度降低时,胰岛素就停止释放。就像报警中心那样感知血糖浓度的增加以及释放信号来释放胰岛素。

 

 

实现人工囊泡的功能依靠两种很容易找到的天然材料:一是透明质酸(HA),很多化妆品都含有这种天然成分;二是诊断中常用的一种有机化合物——2硝基咪唑类(NI)。他们将两种材料组合成一种新型分子,一端亲水一端疏水。很多这种分子混合后自组装成一个比人类头发的宽度还小100倍的囊泡,其中被插入固体胰岛素和专门感知葡萄糖的酶。当血糖升高,葡萄糖进入人工囊泡,酶转化葡萄糖酸消耗氧气,缺氧使得疏水NI分子变成亲水性,囊泡破裂后将胰岛素推入皮下毛细血管中。

 

该研究团队将“智能胰岛素贴片”用于患有Ⅰ型糖尿病的小鼠身上,实验表明持续作用长达9个小时。该研究成果于2015年7月刊登PNAS上,并很快登上了《自然》和《科学》头条。

 

为了获得更加持续的血糖调节能力,该研究团队又对“智能胰岛素贴片”做了进一步的改进,将胰岛素直接换成了能够产生胰岛素的β细胞。这一研究成果于2016年2月刊登在材料领域顶级期刊《Advanced Materials》上。

 

目前该团队正在与有关企业接触,联手开发这种“智能胰岛素贴片”。由于目前全球糖尿病患者人数众多,而且缺乏非常好的管理治疗手段,因此广大患者对 “智能胰岛素贴片”这种无创监测、无创管理的糖尿病管理和治疗新方法相当期待。