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手机彩票网藥學院顧臻教授團隊研制血糖響應智能胰島素/胰高血糖素復合貼片

來源:醫藥學部 發布日期:2020-11-16 訪問次數:0

糖尿病是一種由于人體胰腺的胰島器官產生不了足夠的胰島素或者無法有效地利用所產生的胰島素而導致的慢性病。目前中國糖尿病患病人數位居世界第一且呈年輕化趨勢。胰島器官中分泌胰島素的β細胞功能下降和體內胰島素缺乏是糖尿病的主要誘因,并常伴隨著具有胰高血糖素分泌功能的α細胞的失調。與胰島素降糖的作用相反,胰高血糖素能促進糖原分解進而升高血糖。目前糖尿病治療旨在通過體外補給胰島素和實時監測血糖變化來輔助患者控制血糖水平。然而在治療過程中往往因為胰島素使用過量會誘發急性低血糖的癥狀,并伴隨致命風險,需要及時供給胰高血糖素來緩解,這就對基于胰島素的糖尿病治療的安全性帶來了極大挑戰。

 


近日,手机彩票网藥學院顧臻教授團隊在《美國科學院院刊(PNAS)》上發表了題為Dual self-regulated delivery of insulin and glucagon by a hybrid patch的研究論文,利用透皮微針貼片同時負載具有反調節作用的兩種血糖調節激素——胰島素和胰高血糖素,在小鼠模型上驗證了其能隨血糖響應進而可控釋放的功效。第一作者為加州大學洛杉磯分校(UCLA)生物工程系博士后研究員王則君博士。這一突破性研究模擬胰島中的α細胞和β細胞的功能,可根據血糖變化動態調控兩種激素的釋放(高糖時促進胰島素釋放;低糖時促進胰高血糖素釋放),實現血糖水平的有效調節。該智能貼片有望改善患者在糖尿病治療過程中低血糖頻發的現狀。

 

  

葡萄糖雙響應復合貼片示意圖(insulin:胰島素;glucagon:胰高血糖素;紅色微針陣列模塊裝載胰島素;藍色微針陣列模塊裝載胰高血糖素)



  該復合微針貼片由葡萄糖正響應的胰島素微針和葡萄糖逆響應的胰高血糖素微針的雙模塊集成構建,兩種模塊由相同的聚合物單體以不同的比例通過掩模介導的貫序式光聚合方法共聚于一張貼片。使用過程中,利用兩種蛋白質激素等電點的差異,通過在不同血糖濃度下模塊電荷及體積的協同變化實現兩種激素的反向釋放調節。

 

  

復合微針貼片的熒光圖片(左),照片(右上)及掃描電鏡圖片(右下)

  

 研究團隊首次將兩種藥物的反向響應釋放模塊集成在一張微針貼片上,并在I型糖尿病小鼠動物模型中驗證了該復合貼片的有效性。其中胰島素“治療”模塊負責控制高血糖,胰高血糖素“保護”模塊則在延遲進食或胰島素過量等極端情境中最大限度減少低血糖的發生。

  這一血糖響應釋放與反向調控相結合的遞送策略避免了頻繁的血糖檢測和胰島素劑量調控的不便,也為糖尿病患者因個體差異和生活方式改變所帶來的低血糖隱患提供了雙重安全保障。該體系有望應用于其他藥物的協同遞送,促進便攜式藥物輸送體系的精準調控。