一種有希望治療Ⅰ型糖尿病的方法是植入可產生胰島素的胰島細胞,這可使患者免于頻繁注射胰島素。然而,一旦細胞被植入,它們最終會耗盡氧氣并停止產生胰島素。為解決這一難題,美國麻省理工學院工程師設計了一種新的植入式設備,它不僅攜帶了數十萬胰島細胞,還擁有自己的機載氧氣工廠,通過分解體內的水蒸氣來產生氧氣。相關論文18日發表在《美國國家科學院院刊》上。
名為O2-MacroDevice的設備浸沒在液態水中,無需任何電池或電線即可產生氧氣和氫氣。
圖片來源:麻省理工學院/波士頓兒童醫院
該設備利用一種質子交換膜,通過分解水來無限期地產生氧氣。質子交換膜最初用于在燃料電池中產生氫氣,這種膜可以將體內大量存在的水蒸氣分解成氫氣和氧氣,氫氣擴散出去是無害的,氧氣進入儲存室,通過一層薄薄的透氧膜供給胰島細胞。
這種方法的一個顯著優點是不需要任何電線或電池。分解水蒸氣所需電壓很低(大約2伏),可通過體外線圈將電力無線傳輸到設備內的一個小型柔性天線,而體外線圈可以作為貼片戴在患者皮膚上。
該設備大約25美分大小,研究人員將其植入糖尿病小鼠體內。結果表明,它可使小鼠的血糖水平保持穩定至少一個月。現在,他們希望創造出一種更大版本的設備,大約一根口香糖大小,最終可以在Ⅰ型糖尿病患者身上進行測試。
通常,當任何一種醫療設備植入體內時,免疫系統的攻擊會導致疤痕組織堆積,稱為纖維化,這可能會降低設備的有效性。在本研究中,植入設備周圍確實形成了疤痕組織,但該設備在控制血糖水平方面的成功表明,胰島素仍然能夠擴散出設備,促進葡萄糖吸收。
研究人員表示,這種方法也可以用來輸送產生其他類型治療性蛋白質的細胞,比如產生促紅細胞生成素的細胞,并保持其存活。促紅細胞生成素是一種刺激紅細胞產生的蛋白質。
總編輯圈點:
如果你身邊有糖尿病患者,你會發現他們隨身攜帶的物品里,一定有胰島素。Ⅰ型糖尿病患者的胰島素分泌絕對不足,對血糖無法進行有效調節,只能靠外源性胰島素來幫忙。本文介紹的方法,注入的不是胰島素,而是胰島細胞。為了讓胰島細胞持續活躍,這種植入設備還自帶不需要任何電線或電池的“氧氣工廠”。聽起來確實“一勞永逸”。不過,要想讓它在人體內運行,還得兼顧穩定長效和設備體積小型化,需要更多試驗和測試,對其進行優化。
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