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【科學(xué)探索】糖尿病將有望告別胰島素注射

2016-10-28 來(lái)源:糖尿病好醫生  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:研究人員發(fā)現,他們可以通過(guò)改變每個(gè)微針中包含的酶劑量來(lái)調整貼片將血糖水平控制在需要的一定范圍內。他們還發(fā)現,該貼片不產(chǎn)生注射胰島素造成的危害。

  來(lái)自美國北卡羅來(lái)納大學(xué)和北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員最近發(fā)明了一種智能胰島素貼片,可以監測血糖水平,當血糖水平升高時(shí)可以自動(dòng)按需釋放胰島素。

  這項發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的研究表明,給糖尿病病人帶來(lái)痛苦的胰島素注射有望成為歷史。

  這種不大于1便士硬幣的方形薄貼片內面密布超過(guò)100個(gè)呈矩陣排列的約睫毛粗細的微針頭。這些“微針”內塞滿(mǎn)了包含胰島素和葡萄糖感應酶的微存儲單元,當血糖升高時(shí),可以快速釋放胰島素。在1型糖尿病小鼠模型動(dòng)物實(shí)驗研究中,這種新型無(wú)痛貼片實(shí)現連續九個(gè)小時(shí)降低血糖在正常水平范圍。當然,該項研究目前僅為動(dòng)物實(shí)驗,在投入臨床使用前還需要進(jìn)一步臨床前檢驗和人類(lèi)臨床試驗驗證。但是該顯示出良好的應用前景。

  研究人員介紹說(shuō),他們設計的這種貼片起效迅速,使用方便,是用無(wú)毒和生物兼容性好的材料制成。整個(gè)系統可以根據患者的體重和胰島素的敏感性進(jìn)行個(gè)性化定制,因此是一種更聰明智能貼片。

  據統計,目前糖尿病影響全球超過(guò)3.87億人,而這一數字預計到2035年將增長(cháng)到5.92億。1型糖尿病和進(jìn)展性2型糖尿病患者需要不斷通過(guò)刺破手指監測血糖水平,并反復注射胰島素來(lái)盡量控制住他們的血糖水平,這個(gè)過(guò)程是痛苦的,不精確的。注射藥量錯誤還可導致象失明和截肢等顯著(zhù)并發(fā)癥,甚至造成如糖尿病昏迷和死亡等這類(lèi)災難性后果。

  此前,研究人員一直試圖通過(guò)建立“閉環(huán)系統”直接聯(lián)合跟蹤血糖和胰島素給藥的裝置來(lái)消除注射胰島素帶來(lái)的可能的人為錯誤。然而,這些方法涉及機械傳感器和泵,以及粘附在皮膚上的帶有針尖導管,并且沒(méi)幾天就需要更換。

  來(lái)自北卡羅來(lái)納大學(xué)和北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的這個(gè)研究團隊沒(méi)有堅持研發(fā)完全人工系統,而是轉向選擇了模仿被稱(chēng)為β細胞的人體自然生成胰島素的機制。我們知道,這些多功能細胞同時(shí)作為車(chē)間和倉庫,在一些被稱(chēng)為囊泡的小囊內制作和儲存胰島素。它們還像報警呼叫中心那樣,可以感受到血糖水平的升高,并發(fā)出向血液中釋放胰島素的信號。

  研究者用自然界中很容易找到的兩種材料構建一種人工囊泡。第一種材料是透明質(zhì)酸,一種天然物質(zhì),常作為許多化妝品的成分。第二種是2-硝基咪唑,一種常用的診斷用機化合物。研究者巧妙地將兩種物質(zhì)連接在一起創(chuàng )建一種新的分子,一端具有親水性,另一端具有疏水性。這些分子的混合物自組裝成囊泡,很像聚結在水中的油滴,疏水末端朝上向內和親水端指向外。結果形成了數以百萬(wàn)計的泡囊狀結構,每個(gè)泡囊直徑小于人頭發(fā)的百分之一。研究者向這些微泡囊內插入包含胰島素和專(zhuān)門(mén)設計用來(lái)感測葡萄糖的酶的固體芯。

  實(shí)驗室實(shí)驗中,當血糖水平升高,超標的葡萄糖擠進(jìn)這些人工小泡。該酶將葡萄糖轉化為葡萄糖酸,整個(gè)過(guò)程同時(shí)消耗氧氣。由此造成的“缺氧”使得疏水性2-硝基咪唑分子轉為親水性,從而導致小泡迅速崩潰,釋放胰島素進(jìn)入血液。

  設計出這些“智能胰島素納米粒子”后,研究人員還得想出向糖尿病患者給藥的方法。這種方法還不能重蹈之前所使用的大針頭和需要鏈接導管給患者造成痛苦和麻煩的覆轍,他們決定將包含糖感應和胰島素釋放材料的這些泡囊置入矩陣排列的微針內。

  研究團隊以透明質(zhì)酸作為納米顆粒的主要成分創(chuàng )建這些納米材料“微針”,經(jīng)過(guò)特殊設計這些細小的針頭硬度足以刺破皮膚。他們將100以上的這些微針矩陣狀排列在一小塊纖薄的硅薄膜片上從而制造出一個(gè)看起來(lái)象釘床的無(wú)痛貼片。將這種貼片粘帖到皮膚上,內面的微針可以穿透皮膚,與下方的微循環(huán)連通。

  研究人員在1型糖尿病的小鼠模型測試了這種裝置控制血糖的能力。他們給一組小鼠進(jìn)行標準胰島素注射同時(shí)測量血糖水平,發(fā)現血糖很快下降到正常,但隨后又迅速爬升回到高血糖水平范圍。與此相反,當研究人員給予另一組小鼠處粘附上微針貼片,發(fā)現血糖水平在30分鐘內得到良好控制并在數小時(shí)內保持正常水平。

  此外,研究人員發(fā)現,他們可以通過(guò)改變每個(gè)微針中包含的酶劑量來(lái)調整貼片將血糖水平控制在需要的一定范圍內。他們還發(fā)現,該貼片不產(chǎn)生注射胰島素造成的危害。我們知道,頻繁注射胰島素有可能使血糖直線(xiàn)下降到危險的低水平狀態(tài)。

  北卡羅萊納州的轉化與臨床科學(xué)(NCTRACS)研究所主任,也是美國糖尿病協(xié)會(huì )前會(huì )長(cháng)巴斯說(shuō),“糖尿病管理的困難的部分不在于注射胰島素,或血糖檢查,或飲食控制,而在于你的余生內每一天都不得不多次重復這些事情。

  “如果我們開(kāi)發(fā)的這種智能貼片在人類(lèi)也同樣有效,那這將改變糖尿病管理的游戲規則。”由于小鼠胰島素敏感性低于人類(lèi),因此,如果該貼片最終用于臨床,它實(shí)際上對血糖的穩定效應可能會(huì )持續更長(cháng)的時(shí)間。研究者表示,他們的最終目標,是開(kāi)發(fā)出患者只需要每間隔幾天才需要更換一次的智能胰島素貼。

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