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全世界有超過3.87億的糖尿病患者，到2035年，預(yù)計糖尿病患者會高達5.92億。一型和二型糖尿病患者嘗試了各種方法，盡力將他們的血糖水平保持在可控范圍，他們定期手指采血或者是反復地注射胰島素，這個過程是痛苦且不精確的。而且，如果注射錯誤劑量的胰島素會導致嚴重的并發(fā)癥，例如，失明、截肢更或者是昏迷到死亡。

幸運的是，這種靠打針才能控制血糖的方法可能即將成為歷史。

近日，來自美國北卡羅來納大學（UC）和北卡羅來納州立大學（UC State）的研究人員發(fā)明了一種"智能胰島素貼片"，這種智能貼片可以檢測血糖水的增加，讓眾多糖尿病患者擺脫痛苦的胰島素注射，并在需要的時候分泌適當劑量的胰島素進入血液。

這種貼片是一種方形的薄片，不到一個硬幣的大小，每一片都覆蓋有一百多個微小的針，每根大約為一根睫毛的大小。這些"微針"填充著微小的胰島素和葡萄糖傳感酶存儲單元，當血糖水平太高時，可快速釋放它們的貨物。

這項研究于本月22號發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences），這種新的、無痛的貼片，可使1型糖尿病模型小鼠的血糖降低長達九小時的時間。在將這種貼片用于人類患者之前，還需要更多的臨床前試驗和后續(xù)的人體臨床試驗，但是該方法仍然顯示出巨大的潛力。

UNC/NC State生物醫(yī)學工程系教授顧臻指出："我們設(shè)計了一種用于糖尿病的貼片，它們可快速起作用，易于使用，并且是由無毒、生物相容性的材料制成。整個系統(tǒng)可以個性化，可根據(jù)糖尿病患者的體重和胰島素敏感性，因此，我們可以讓智能貼片更聰明。"

UNC糖尿病護理中心主任John Buse表示說："注射錯誤劑量的藥物，可能導致重大并發(fā)癥，如失明和截肢，甚至更多災(zāi)難性的后果，如糖尿病性昏睡和死亡。"

研究人員一直試圖通過制造某種直接連接血糖跟蹤設(shè)備和胰島素管理設(shè)備的"閉環(huán)系統(tǒng)"，來消除人為誤差的可能性。然而，這些方法涉及到機械感應(yīng)器和泵，具有針尖導管，其必須停留在皮膚下，每隔幾天就要更換。

顧臻和他的同事，不是發(fā)明另外一個完全人工的系統(tǒng)，而是選擇模擬人體的天然胰島素生成器，稱為β細胞。這些多功能的細胞可作為工廠和倉庫，并在微小的囊狀結(jié)構(gòu)（稱為囊泡）中生產(chǎn)和儲存胰島素。它們的行為也像警報信號中心，檢測血糖水平升高，并發(fā)信號釋放胰島素到血液中。

顧臻實驗室的博士研究生Jiching Yu稱，他們用兩種自然界很容易發(fā)現(xiàn)的材料，構(gòu)建了人工囊泡，來執(zhí)行這些相同的功能。第一種材料是透明質(zhì)酸（或稱HA），一種天然物質(zhì)，是許多化妝品的成分。其次是二硝基咪唑（或稱NI），是一種常用于診斷的有機化合物。研究人員把這兩種材料連接，生成一種新的分子，一端是親水性的，另一端是疏水性的。這些分子的混合物自組裝成一個囊泡，就像水中凝聚的油滴，疏水端向內(nèi)，親水端向外。結(jié)果產(chǎn)生了數(shù)以百萬計個氣泡狀結(jié)構(gòu)，每個氣泡比人類頭發(fā)的寬度還要小100倍。研究人員往這些囊泡的每一個中，插入胰島素和專門設(shè)計出來的用于檢測葡萄糖的酶。

在實驗室實驗中，當血糖水平升高時，過多的葡萄糖會涌入人工氣泡。然后，這些酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，一直都在消耗氧氣。結(jié)果缺氧或"低氧"會使疏水的NI分子變成親水性，從而導致囊泡迅速崩潰，并把胰島素送入血液。

一旦研究人員設(shè)計出這些"智能胰島素納米粒"之后，他們就必須想出一個辦法，將它們施用在糖尿病患者身上。他們不是依靠以前飽受批評的大針或?qū)Ч芊椒�，而是決定將這些糖敏感、胰島素釋放材料的球體，合并到一個微針陣列當中。

顧臻及其同事，使用相同的透明質(zhì)酸（納米顆粒的一種主要成分）制造了這些"微針"，只是以一種更堅硬的形式，這樣小針才足夠硬，能刺破皮膚。他們在一片薄的硅鋼帶上安排了一百多個微針，看起來就像一個小的、無痛版的釘床。當這個貼片被放置在皮膚上后，微針可穿透皮膚表面，通過下面的毛細血管進入血液。

研究人員在1型糖尿病小鼠模型中，測試了這種方法控制血糖水平的能力。他們給一組小鼠進行標準的胰島素注射，并測定血糖水平，其下降到正常，但很快就回升到高血糖范圍。相反，當研究人員用微針貼片處理另一組小鼠時，他們發(fā)現(xiàn)血糖水平在三十分鐘以內(nèi)被控制住，并維持好幾個小時。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以通過改變包含在每個微針的酶劑量，調(diào)節(jié)這個貼片，保持血液中的葡萄糖水平只能在一定范圍內(nèi)。他們還發(fā)現(xiàn)，這種貼片不會造成注射胰島素一樣的危害。當執(zhí)行地太頻繁時，胰島素注射可能使血糖下降到危險的低水平。

Buse表示，今后這種貼片可以變得更加智能，例如，可以根據(jù)糖尿病患者的體重及對胰島素的敏感度，設(shè)計出更為個性化治療的智能貼片。然而，在這種智能貼片進入臨床，給糖尿病患者使用之前，仍然需要進行更多的臨床前期試驗及人類臨床實驗。目前，這種治療方法顯示出了巨大的前景和希望。