天然人工胰腺 实现胰岛素自我制造和释放

糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有。长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。随着生活水平不断提高，糖尿病患病人数在也在持续增长，据估计， 2017年全球患病人数约为4.25亿，预计到2045年将达到6.29亿。我国是全球糖尿病人数多的国家，2017年糖尿病人数为1.14亿，预计到2045年将达到 1.5亿左右。目前想要治疗糖尿病，胰岛素无疑是治疗技术。因此糖尿病患者每天都需要注射胰岛素，从而实现控制血糖。胰岛素注射已经从注射针、胰岛素注射笔，过渡到“人工胰腺”胰岛素泵。现在新型的胰岛素泵通过整合了CGM 技术，可以自动根据即时血糖计算出即刻的胰岛素输注剂量，并给予持续皮下输注，从而实现闭环的血糖管理。但无论是注射针（注射笔）还是胰岛素泵，对于生活来说依旧不太方便。同时这些传统技术依旧无法实现糖尿病根本性治疗，并且对糖尿病并发症的控制力也不足。由于无特别有效手段，糖尿病患者和国家不得不承受每年巨额费用支持。因此科学家一直希望开发一种可植入的“人工胰腺”，可以根据患者血糖情况制造并控制胰岛素释放量。很可惜由于人体对于异物排斥，很快在“人工胰腺”周围形成一层厚厚的疤痕组织，阻止胰岛素释放，使得患者不得不进行手术取出“人工胰腺”。人体排斥反应阻止可植入胰岛素泵美好想法变成现实。好在依旧有一群科学家不放弃，其中麻省理工的研究团队开发一种新型的“人工胰腺”，解决人体排斥反应，让“人工胰腺”可以长期制造并释放胰岛素。

天然人工胰腺

认为人体内的中性粒细胞（免疫细胞），在有异物植入到人体时候它们就会被激活，从而导致疤痕组织形成。因此只要解决异物表面的中性粒细胞既可以使“天然人工胰腺”长期植入患者体内，释放胰岛素，实现血糖稳定控制。因此麻省理工的研究团队在一系列研究中发现一种现象，只要植入物在患者体内有规律的振荡，就可以减少植入物表面中性粒细胞。为此研究团队开发出一款可以有规律的充气和放气的机械驱动的胰岛素囊。胰岛素囊由聚氨酯制备，聚氨酯是一种与组织周围的细胞外基质具有相似弹性的塑料。胰岛素囊有两个腔，其中一个腔室用作药物储存器，另一个腔室用作柔软的气腔（可以充气可放气）。

为了证明胰岛素囊有效性，研究人员将胰岛素囊植入到小鼠体内。从而观察胰岛素囊植入到小鼠体内后，胰岛素有效释放周期（胰岛素囊会不会因为排斥反应而失效）。

胰岛素囊植入到小鼠体内后，胰岛素囊每12小时启动充气放气过程，每次持续5分钟。并监测小鼠的血糖水平，已确定胰岛素囊释放胰岛素的有效性。

研究人员发现，在没有启动充气放气的胰岛素囊在两周后胰岛素释放量开始下降，八周之后完全被纤维包裹（疤痕），无法释放胰岛素。

而执行充气放气的胰岛素囊表面被纤维包裹（疤痕）时间要长很多。尽管胰岛素囊被疤痕组织包围，但疤痕组织结构不同寻常：与围绕静态异物的缠绕胶原纤维不同，驱动异物周围的胶原纤维更加高度对齐，研究人员认为这可能有助于药物分子通过组织。

事实上通过检测胰岛素释放量，也发现执行充气放气的胰岛素囊在八周内的胰岛素释放量变化不大，非常稳定。

这个研究结果让研究人非常兴奋，他们在未来将对胰岛素囊进行改进，变成一个“天然人工胰腺”。

该“天然人工胰腺”有点类似于Sernova的Cell Pouch。研究人员将向“天然人工胰腺”内植入胰腺细胞，这些胰腺细胞可以感知人体内葡萄糖水平并在葡萄糖升高时分泌胰岛素。太高。“天然人工胰腺”可以消除患者不断测量血糖水平和注射胰岛素的需要。

当然该技术除了可以治疗糖尿病外，还可以用于卵巢癌的免疫治疗和预防心脏病发作患者的药物释放。如果技术能够成功，市场应用前景广大。