MIT研发胰岛素新装置 可望造福1型糖尿病患者

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來源:大纪元




美国麻省理工学院新研发的胰岛素注射装置，中间是质子交换膜，能将水分分解成氧气和氢气。（MIT/Felice Frankel）

【大纪元2023年10月01日讯】（大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导）许多罹患糖尿病的患者，经常需要依靠针头或仪器将胰岛素注入体内，但它们的持久性低，还需要经常更换。美国麻省理工大学（MIT）希望透过新型植入设备，取代1型糖尿病患者过往使用的胰岛素设备和针头注射。

美国麻省理工学院新开发出的胰岛素注射装置，长度不到3公分、宽不到2公分，内含数十万个可以产生胰岛素的胰岛细胞，并具有分解体内水蒸气来产生氧气的功能。该研究成果9月22日发表在《美国国家科学院》（PNAS）杂志上，并被26家媒体引述和报导。

糖尿病分1型和2型两种。I型糖尿病患者自身无法生产足够的胰岛素，必须靠每天注射胰岛素以维持正常的血糖水平。2型糖尿病多数属于胰岛素阻抗导致细胞对胰岛素的反应不正常，或细胞对胰岛素没有反应，但胰脏本身并没有问题。

麻省理工学院化学工程教授、负责该设备开发的丹尼尔·安德森（Daniel Anderson）博士对该校新闻室表示，“绝大多数依赖胰岛素的糖尿病患者，在注射胰岛素后，可以观察到他们的血糖水平变化依旧不健康，即使他们时刻注意血糖变化，也无法跟有正常胰腺功能的人相比。”

因此，1型糖尿病患者移植胰岛细胞就成为主要选择之一，因为这些细胞检测到患者血糖水平激增时就会产生胰岛素，达到控制血糖的目的，但这些患者必须长期服用免疫抑制药物，防止人体出现严重的排斥反应。

另外，有研究人员在源自干细胞的胰岛细胞上也取得了类似的成功，但接受这些细胞的患者仍需要服用免疫抑制药物。科学家们为此研发了一种将胰岛细胞封装在一个灵活的装置中，以保护细胞免受免疫系统的侵害的方法，不过这些封装的细胞，仍需要有一稳定供氧来源。

尽管一些临床试验中测试过的设备可以为细胞提供氧气，包括已经开发出可以产生氧气的化学试剂，但这些化学试剂也会耗尽，仍需要定期装载新的氧气。

此次，麻省理工学院的团队采取了不同的方法进行比较实验，其中一种是能够生产氧气的装置，另一种则是不能生产氧气的装置，将它们分别植入患有糖尿病的小鼠身体内。

结果显示，对于植入只含有胰岛细胞但不能补充氧气的装置的小鼠，它们的血糖就会在12天到15天左右出现血糖升高的状况。

而植入能为胰岛细胞提供足够氧气的装置的小鼠，其血糖水平能维持长达一个月的稳定，过程中不需要额外注入氧气。

可提供氧气的设备内，利用里面的质子交换膜分解小鼠体内的水分，让水分分解出氧气和氢气。氢气会扩散出去，而氧气会进入储存室，并透过一层薄薄的透氧膜为胰岛细胞长期提供足够的氧气。这种质子交换膜是一种最初用于燃料电池中产生氢气的技术。

这种方法的优点十分明显。该装置在使用过程中不需要外接任何的电线或电池，只需要透过磁力线圈感应而产生的电压（类似手机的无线充电），就足以将体内的水汽分解成需要的氧气，而这种分解水汽工作只需要在电压2伏特（V）和功率大约6mW中就能运作。

另外，这项设备比较不会受到小鼠免疫系统攻击，从而降低排斥带来的副作用，从而保证了设备的效能。

研究人员当前主要的关注点是1型的糖尿病治疗，但他们表示这种设备未来也可能用于其他治疗方面，包括需要重复输送治疗蛋白的疾病。由于人体需要的胰岛素远比小鼠多，因此他们希望能研制出更大且更好的版本用于人体。

另外，他们还希望能完美解决氢气排放问题，因为氢气可能会造成神经发炎、肝脏发炎和粒线体疾病等问题。

安德森博士表示，“你可以将其视为一种活体医疗设备，由分泌胰岛素的人体细胞以及电子生命支持系统制成。我们乐观地认为，有可能制造出可以驻留在体内并根据需要生产药物的活体医疗设备。”

他还说，“目前有多种疾病的患者都需要经常从外部摄取特殊蛋白质，若我们能够用一个可以长时间发挥作用的设备，去取代每隔一段时间输液的需要，这样可以帮助很多患者。”