想象一下,未来有一种设备可以让糖尿病患者在需要的时候使用应用程序或遥控器给自己注射胰岛素,这一设想有望在不久的将来成为现实。来自苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员已经开发出一款原型设备,它可以做到这一点,利用电击来控制封装的β细胞中的基因表达。

胰腺中的β细胞的主要工作是感知血糖水平的峰值,并通过产生和释放胰岛素来做出反应,帮助身体代谢葡萄糖。但在糖尿病患者体内,这些细胞已经不能正常发挥这一功能,导致糖尿病患者的健康受到严重影响。这一问题通常可以通过监测血液中的血糖水平,定期注射胰岛素来解决。但注射胰岛素并不是一件令人愉快的事情,所以ETH团队研究出了其他的方法。

他们开发出一款可以远程激活的微型设备以按需释放胰岛素。该设备是一个包含工程化的人类β细胞的胶囊。研究人员将该设备连接到控制印刷电路板(PCB)上,当印刷电路板被无线电信号激活时,会发出电信号,刺激β细胞中的钙和钾通道,从而触发胰岛素基因的表达,在几分钟内释放出胰岛素。

苏黎世联邦理工学院: 微型植入设备能释放胰岛素,有望让糖尿病患者摆脱注射困扰-肽度TIMEDOO

这种装置可以植入到糖尿病患者的皮下,β细胞可以由病人、医生或在预设的时间内自动控制并按需释放胰岛素。研究小组通过将该设备植入1型糖尿病小鼠的皮肤下对其进行测试。结果表明,研究人员能够无线控制胰岛素的释放,在激活后的10分钟内达到峰值,该装置足以使小鼠体内的血糖水平恢复正常。

苏黎世联邦理工学院: 微型植入设备能释放胰岛素,有望让糖尿病患者摆脱注射困扰-肽度TIMEDOO

“大家很早就想用电击直接控制基因的表达,现在终于成功了,”首席研究员Martin Fussenegger指出,“这样的设备将使人们能够完全融入数字世界,成为物联网的一部分,甚至可以说是‘体联网’。”

当然,该设备也存在被恶意方入侵的可能性。该团队表示,安全防范措施需要落实到最终设备上。这也不是唯一需要克服的问题。如果要想让它进入人体测试,还需要开发更全面、更实用的解决方案。

与此同时,其他类似技术也正在开发中。例如,一些研究人员通过使用光脉冲或其他电磁波激活β细胞,另一些研究人员则使用含有β细胞的微针贴片来治疗糖尿病。

这项研究结果发表在《科学》杂志上。

论文链接:

https://doi.org/10.1126/science.aau7187

来源:MEMS