一枚新型电子植入物，把多余糖分“电”出体外

不靠药物、不用打针，小鼠实验六周后成功减重，装置运行稳定。

一种实验性电子植入物可能为治疗2型糖尿病提供一种全新的方法。该设备不依赖胰岛素或常规药物，而是利用电流将多余的血糖转化为一种人体可以排出的物质。在对糖尿病小鼠进行的早期测试中，这项技术成功调节了血糖，并且还使小鼠体重下降。

这一进展出现之际，2型糖尿病仍在影响全球越来越多的人。与1型糖尿病不同，2型糖尿病常与肥胖、体力活动有限以及长期摄入超过身体所需能量有关。

胰岛素注射可以通过让肌肉细胞从血液中吸收葡萄糖来帮助降低血糖。然而，胰岛素并不能消除能量过剩这一根本问题。当身体没有使用其吸收的葡萄糖时，多余部分最终会转化为脂肪。这有助于解释为什么一些糖尿病患者在接受治疗时仍会继续增重。

由巴塞尔瑞士联邦理工学院生物系统科学与工程系教授马丁·富塞内格领导的研究人员开发了一种植入物，旨在以不同方式解决这一问题。他们的研究结果发表在《科学》杂志上。

一种由电力驱动的新型糖尿病治疗方法

富塞内格及其同事多年来一直致力于开发能够控制血糖的技术。他们此前的设计使用工程化基因网络，但这些系统依赖活细胞和其他生物材料。

这种依赖带来了若干复杂问题。生物组分可能在免疫相容性、长期稳定性、生产以及监管审批方面带来挑战。

研究人员现在采取了一种不同方法，创造了一种完全由无机材料制成的催化剂。它无需活细胞、酶或其他生物组分即可发挥功能。

该植入物的核心是一块覆盖着微小金簇的石墨毡。这些金结构上又涂覆了更小的铂颗粒，形成一种经过特殊设计的表面，使处理葡萄糖所需的化学反应得以进行。

研究人员自行设计了这种纳米级表面。据富塞内格说，这些材料在实验测试中还表现出优异的生物相容性，表明它们可以与活组织相互作用而不会引起明显不良反应。

该系统包括一个封装在3D打印外壳中的电子控制器。该植入物不依赖传统的有线电源连接，而是以13.56 MHz的频率无线接收能量。这一频率在国际上被分配给工业、科学和医疗应用。

该植入物如何清除多余血糖

这项技术通过将多余葡萄糖转化为葡萄糖酸盐来发挥作用，而葡萄糖酸盐可以通过尿液排出体外。

正常情况下，葡萄糖为细胞提供能量。当可用的葡萄糖超过身体所需时，其中一部分多余能量最终可储存为脂肪。通过将一部分葡萄糖转化为葡萄糖酸盐，该植入物可防止这部分葡萄糖被代谢并储存到组织中，从而可能有助于减少脂肪积累。

整个流程被设计为自动发生，并随血糖变化实时作出反应。

一种传统葡萄糖传感器——类似于许多糖尿病患者上臂佩戴的设备——持续测量组织中的葡萄糖浓度。当葡萄糖水平升得过高时，例如餐后，传感器通过蓝牙与智能手机或智能手表通信。

随后，连接的设备会激活植入物，提供催化剂将葡萄糖转化为葡萄糖酸盐所需的电能。

一旦葡萄糖水平恢复到理想范围，植入物就会自动关闭。这种反馈系统被称为闭环控制，旨在防止血糖降到危险的低水平。

糖尿病小鼠中的血糖控制与体重下降

为评估这项技术，研究人员首先进行了一项实验室实验，使用一个装有5升含葡萄糖营养液的储液器。这一体积大约相当于成年人体内循环血液量。

实验表明，该催化剂可以转化这一规模溶液中的葡萄糖，这是评估其医学应用潜力的重要一步。

随后，研究人员将该系统植入糖尿病小鼠体内。结果显示，该设备能够精确调节这些动物的血糖水平。小鼠体重也下降了，这表明将多余葡萄糖转化掉、而不是让其促成脂肪储存，可能带来额外的代谢益处。

在为期六周的测试中，该植入物持续可靠运行，并且被动物良好耐受。

“该系统在非常低的电压下运行，我们的实验没有显示任何由电效应或热效应造成组织损伤的证据，”富塞内格说。

尽管这些发现令人鼓舞，但该设备尚未在人体中进行测试。还需要进一步研究，以确定这项技术能否在糖尿病患者中安全有效地运行。

电子技术能否改变糖尿病治疗的未来？

富塞内格认为，这项技术可能代表糖尿病管理方式的根本性变化。与其使用药物影响身体处理葡萄糖的方式，电子设备可以直接控制可用葡萄糖的数量。

“几十年来，我们治疗糖尿病的方式是告诉身体如何管理葡萄糖。我们现在证明，我们可以直接控制葡萄糖，使用电子技术而不是药物，”他说，“而且催化剂只在葡萄糖水平过高时才会激活。”

这种方法还为将医学治疗与数字技术（包括物联网）连接起来创造了机会。物联网指的是交换信息并对变化条件自动作出反应的设备网络。

研究人员设想，可以大规模制造电子控制疗法，并将其与现有数字健康系统整合。

他们的下一个目标是将实验性植入物转化为适合进一步开发和最终临床测试的医疗设备。

一个潜在优势是其相对简单的葡萄糖转化机制。由于催化剂不依赖细胞或酶，研究人员认为，与生物治疗相关的一些技术挑战可能更容易克服。

许多配套技术也已经可用。无线电力传输系统和外部电子控制器已在商业上成熟，这意味着团队无需从零开发每一个组件。

如果未来研究在人体中显示出类似益处，这种方法可能开启一类新的糖尿病治疗方式：由智能电子设备直接帮助调节血糖，并可能减少对常规药物的依赖。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！