來源于：BioWorld
據(jù)統(tǒng)計(jì)，糖尿病正影響著全球超過4.25億人，這一數(shù)字預(yù)計(jì)到2045年將會(huì)達(dá)到7億。對(duì)于1型和多數(shù)2型糖尿病患者來說，他們需要每天扎破手指，采血監(jiān)測血糖變化，并根據(jù)測得的結(jié)果進(jìn)行多次皮下注射胰島素來控制血糖。這一過程既痛苦，又不精確。如果注射劑量有誤，更可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，甚至有生命危險(xiǎn)。
2020年2月3日，加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）顧臻教授課題組及生物醫(yī)藥公司-Zenomics在 Nature Biomedical Engineering 雜志上發(fā)表了文章題為：Glucose-responsive insulin patch for the regulationof blood glucosein mice and minipigs 的研究論文。
報(bào)道了一款可血糖響應(yīng)的新型“智能胰島素貼片”。研究人員驗(yàn)證了一個(gè)一元硬幣大小的貼片即可有效控制重達(dá)25千克的糖尿病小豬血糖水平達(dá)20小時(shí)。
胰島素是胰臟自然產(chǎn)生的一種激素，幫助身體調(diào)節(jié)血糖：在人體攝入食物升高血糖后，胰島素能有效幫助葡萄糖從血液中進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)行新陳代謝，為身體提供能量。糖尿病通常指一個(gè)人的身體不能自然產(chǎn)生胰島素（1型糖尿病），或者不能有效地利用所產(chǎn)生的胰島素（2型糖尿病）。對(duì)于1型和進(jìn)程性2型糖尿病患者來說，都需要額外的胰島素注入。2015年，顧臻課題組在PNAS首次報(bào)道了“智能胰島素貼片“（SmartInsulin Patch）的概念及原型，并初創(chuàng)了Zenomics公司促進(jìn)其臨床轉(zhuǎn)化?；驹硎前芽裳琼憫?yīng)來釋放胰島素的制劑與高分子材料做的微型針頭（微針）陣列整合在一起，合二為一。血糖響應(yīng)制劑可在高糖時(shí)快速釋放胰島素，而在血糖正常時(shí)抑制釋放，起到智能控制的功效；而不到1毫米的微針可減輕痛苦，提升病患的生活質(zhì)量。
如何使得“智能胰島素貼片”在保證小型化、方便使用的前提下，更加精準(zhǔn)、維持更長時(shí)間、更符合臨床需求是團(tuán)隊(duì)近幾年的研發(fā)重心。這款新型“智能胰島素貼片”僅約一個(gè)1元硬幣大小，上面負(fù)載著數(shù)百根微針。這些微針的實(shí)體直接由血糖響應(yīng)性高分子構(gòu)成；胰島素可與構(gòu)建高分子的有機(jī)單體混合后，通過光照一步聚合形成針體，因而裝載胰島素的量比較大，同時(shí)加工耗時(shí)也大幅縮減。制作出的微針硬度很高，可輕易穿透表皮來感知皮下組織附近的血糖水平。當(dāng)血糖上升時(shí)，這些微針會(huì)檢測到濃度變化而發(fā)生膨脹，并降低對(duì)負(fù)載的胰島素吸附作用，從而使得胰島素?cái)U(kuò)散進(jìn)入體內(nèi)的速度加快，快速降低血糖。當(dāng)血糖水平降回正常值后，胰島素的釋放速度也會(huì)隨之減緩。這一智能響應(yīng)模式可有效預(yù)防胰島素遞送過量，降低低血糖的風(fēng)險(xiǎn)。
研究人員在糖尿病豬模型上測試了貼片的治療效果，發(fā)現(xiàn)一個(gè)硬幣大小的微針貼片就能使得25千克的糖尿病豬維持在正常血糖水平約20個(gè)小時(shí)，并且可每天換一片連續(xù)使用。
本文的共同作者，北卡大學(xué)（UNC）糖尿病護(hù)理中心主任John Buse教授指出：“實(shí)現(xiàn)智能和便捷的胰島素遞送一直是糖尿病人和研究人員的夢想。一旦這種智能胰島素貼片的安全性和有效性在臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，將變革糖尿病患者的血糖管理。”
本文的第一作者，同時(shí)也是Zenomics公司首席科學(xué)家俞計(jì)成（Jicheng Yu）博士指出：“貼片上的微針尺寸小于平時(shí)用于測血糖的采血針，而且僅僅扎入皮膚幾百微米，能夠有效減輕使用時(shí)的不適感。并且高分子微針在皮膚內(nèi)并不會(huì)溶解，在使用完后可以完整的取出，不殘留在體內(nèi)，提高了長期使用的安全性。”
本文通訊作者顧臻說：“我們的目標(biāo)是在有效管理糖尿病患者日常血糖水平的基礎(chǔ)上，提高他們的生活質(zhì)量。這款智能胰島素貼片能潛在取代日常的血糖檢查，通過模擬胰島細(xì)胞的工作方式在需要的時(shí)候遞送胰島素到體內(nèi)，以達(dá)到智能調(diào)控的目的?！?/span>
本文共同作者，麻省理工學(xué)院教授，Zenomics科學(xué)顧問Robert Langer教授表示：“很高興團(tuán)隊(duì)將智能胰島素貼片的轉(zhuǎn)化往前更進(jìn)一步，我們期盼著它能有一天幫助病患。”
目前，Zenomics公司正在準(zhǔn)備向美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）提交臨床試驗(yàn)申請(qǐng)，并入選了FDA為加速新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化而創(chuàng)立的新興技術(shù)項(xiàng)目（Emerging Technology Program）。若此項(xiàng)技術(shù)能在臨床試驗(yàn)中獲得成功，將有望改變糖尿病現(xiàn)有的治療方案，提升糖尿病人的健康與生活質(zhì)量。研究人員同時(shí)還指出，這類生理響應(yīng)智能給藥貼片的治療模式和制作方法也可以應(yīng)用于其他疾病的管理。
圖1：智能胰島素貼片實(shí)物示意圖
圖2：智能胰島素貼片作用機(jī)理
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https://doi.org/10.1038/s41551-019-0508-y