【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(yī)生標(biāo)簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護(hù)膚

摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以通過(guò)改變每個(gè)微針中包含的酶劑量來(lái)調(diào)整貼片將血糖水平控制在需要的一定范圍內(nèi)。他們還發(fā)現(xiàn)，該貼片不產(chǎn)生注射胰島素造成的危害。

　　來(lái)自美國(guó)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(jiān)測(cè)血糖水平，當(dāng)血糖水平升高時(shí)可以自動(dòng)按需釋放胰島素。

　　這項(xiàng)發(fā)表在《美國(guó)國(guó)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(nèi)面密布超過(guò)100個(gè)呈矩陣排列的約睫毛粗細(xì)的微針頭。這些“微針”內(nèi)塞滿了包含胰島素和葡萄糖感應(yīng)酶的微存儲(chǔ)單元，當(dāng)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(yàn)研究中，這種新型無(wú)痛貼片實(shí)現(xiàn)連續(xù)九個(gè)小時(shí)降低血糖在正常水平范圍。當(dāng)然，該項(xiàng)研究目前僅為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在投入臨床使用前還需要進(jìn)一步臨床前檢驗(yàn)和人類臨床試驗(yàn)驗(yàn)證。但是該顯示出良好的應(yīng)用前景。

　　研究人員介紹說(shuō)，他們?cè)O(shè)計(jì)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(tǒng)可以根據(jù)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(jù)統(tǒng)計(jì)，目前糖尿病影響全球超過(guò)3.87億人，而這一數(shù)字預(yù)計(jì)到2035年將增長(zhǎng)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(jiān)測(cè)血糖水平，并反復(fù)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(cuò)誤還可導(dǎo)致象失明和截肢等顯著并發(fā)癥，甚至造成如糖尿病昏迷和死亡等這類災(zāi)難性后果。

　　此前，研究人員一直試圖通過(guò)建立“閉環(huán)系統(tǒng)”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(cuò)誤。然而，這些方法涉及機(jī)械傳感器和泵，以及粘附在皮膚上的帶有針尖導(dǎo)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(tuán)隊(duì)沒(méi)有堅(jiān)持研發(fā)完全人工系統(tǒng)，而是轉(zhuǎn)向選擇了模仿被稱為β細(xì)胞的人體自然生成胰島素的機(jī)制。我們知道，這些多功能細(xì)胞同時(shí)作為車間和倉(cāng)庫(kù)，在一些被稱為囊泡的小囊內(nèi)制作和儲(chǔ)存胰島素。它們還像報(bào)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(hào)。

　　研究者用自然界中很容易找到的兩種材料構(gòu)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(jī)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(jié)在水中的油滴，疏水末端朝上向內(nèi)和親水端指向外。結(jié)果形成了數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的泡囊狀結(jié)構(gòu)，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(nèi)插入包含胰島素和專門設(shè)計(jì)用來(lái)感測(cè)葡萄糖的酶的固體芯。

　　實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)血糖水平升高，超標(biāo)的葡萄糖擠進(jìn)這些人工小泡。該酶將葡萄糖轉(zhuǎn)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(zhuǎn)為親水性，從而導(dǎo)致小泡迅速崩潰，釋放胰島素進(jìn)入血液。

　　設(shè)計(jì)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(dǎo)管給患者造成痛苦和麻煩的覆轍，他們決定將包含糖感應(yīng)和胰島素釋放材料的這些泡囊置入矩陣排列的微針內(nèi)。

　　研究團(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)這些細(xì)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(nèi)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(cè)試了這種裝置控制血糖的能力。他們給一組小鼠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)胰島素注射同時(shí)測(cè)量血糖水平，發(fā)現(xiàn)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(dāng)研究人員給予另一組小鼠處粘附上微針貼片，發(fā)現(xiàn)血糖水平在30分鐘內(nèi)得到良好控制并在數(shù)小時(shí)內(nèi)保持正常水平。

　　此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以通過(guò)改變每個(gè)微針中包含的酶劑量來(lái)調(diào)整貼片將血糖水平控制在需要的一定范圍內(nèi)。他們還發(fā)現(xiàn)，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下降到危險(xiǎn)的低水平狀態(tài)。

　　北卡羅萊納州的轉(zhuǎn)化與臨床科學(xué)（NCTRACS）研究所主任，也是美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)前會(huì)長(zhǎng)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(nèi)每一天都不得不多次重復(fù)這些事情。

　　“如果我們開(kāi)發(fā)的這種智能貼片在人類也同樣有效，那這將改變糖尿病管理的游戲規(guī)則。”由于小鼠胰島素敏感性低于人類，因此，如果該貼片最終用于臨床，它實(shí)際上對(duì)血糖的穩(wěn)定效應(yīng)可能會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。研究者表示，他們的最終目標(biāo)，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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