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PNAS:无痛胰岛素智能贴 精选

已有 6176 次阅读 2015-6-30 14:34 |系统分类:论文交流

糖尿病是一种人体血糖稳态调控机制被打破,导致高血糖进而产生一系列并发症的代谢疾病。据统计,2014年,一共有三亿八千七百万人罹患糖尿病,到2035年,据估计会增长到五亿九千两百万。传统上对糖尿病的治疗需要先测血糖,然后进行胰岛素注射。且不说测血糖需要扎手指,打胰岛素需要挨针,这种简单粗放的治疗手段根本不足以控制血糖,往往是一针胰岛素打下去,血糖急速下降,甚至低血糖,一段时间以后,血糖又反弹回高位。长时间高血糖会导致诸如截肢,失明,肾衰竭,心脏病等并发症。此外,低血糖会导致惊厥,认知缺失,昏迷,脑损伤乃至死亡..。

一个理想的人造胰腺应当是一个闭环对血糖响应的胰岛素递送系统。所谓闭环是指,传感器实时监控检测血糖,系统根据血糖计算出人体当时所需胰岛素,胰岛素泵接受到系统指令后,准确释放胰岛素进入人体,实现血糖的稳态控制。

来自美国北卡教堂山分校的Gu Zhen小组一直专注于研发胰岛素递送系统,近来他们在PNAS(美国科学院院刊)上发文报道了他们新研发出的无痛智能胰岛素贴。胰岛素贴如图B所示,将其贴到人的皮肤表面,胰岛素贴表面具有无数微针组成的阵列,微针非常细(图D),刺穿我们的皮肤几乎不产生痛觉。微针内部包裹着胰岛素颗粒,胰岛素颗粒会根据我们的血糖水平进行精确释放,从而控制我们的血糖水平。图A所示为胰岛素贴加工过程。



我们接着来看胰岛素贴是如何智能响应我们的血糖水平的,如上图所示,胰岛素(insulin)和葡萄糖氧化酶(GOx)被包裹到一个内部疏水外部亲水的胶束当中,当胶束接触到血糖后,葡萄糖氧化酶会催化葡萄糖和氧气反应,氧气的消耗会促进胶束分子还原反应的发生,胶束分子亲疏水发生变化,进而破坏了胶束的稳定,包裹的胰岛素就被释放出来。换句话说胰岛素的释放是和血糖直接相关的。组成该胰岛素贴的材料都是生物相容性好的可降解材料,对人体无副作用。

综上,该胰岛素贴具有快速响应血糖变化,无痛和副作用小的优点。然而,大规模的加工制造和成本控制可能是制约这项发明进入商业化市场的重要因素。

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