【大紀元2023年10月01日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)許多罹患糖尿病的患者,經常需要依靠針頭或儀器將胰島素注入體內,但它們的持久性低,還需要經常更換。美國麻省理工大學(MIT)希望透過新型植入設備,取代1型糖尿病患者過往使用的胰島素設備和針頭注射。
美國麻省理工學院新開發出的胰島素注射裝置,長度不到3公分、寬不到2公分,內含數十萬個可以產生胰島素的胰島細胞,並具有分解體內水蒸氣來產生氧氣的功能。該研究成果9月22日發表在《美國國家科學院》(PNAS)雜誌上,並被26家媒體引述和報導。
糖尿病分1型和2型兩種。I型糖尿病患者自身無法生產足夠的胰島素,必須靠每天注射胰島素以維持正常的血糖水平。2型糖尿病多數屬於胰島素阻抗導致細胞對胰島素的反應不正常,或細胞對胰島素沒有反應,但胰臟本身並沒有問題。
麻省理工學院化學工程教授、負責該設備開發的丹尼爾·安德森(Daniel Anderson)博士對該校新聞室表示,「絕大多數依賴胰島素的糖尿病患者,在注射胰島素後,可以觀察到他們的血糖水平變化依舊不健康,即使他們時刻注意血糖變化,也無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島細胞就成為主要選擇之一,因為這些細胞檢測到患者血糖水平激增時就會產生胰島素,達到控制血糖的目的,但這些患者必須長期服用免疫抑制藥物,防止人體出現嚴重的排斥反應。
另外,有研究人員在源自幹細胞的胰島細胞上也取得了類似的成功,但接受這些細胞的患者仍需要服用免疫抑制藥物。科學家們為此研發了一種將胰島細胞封裝在一個靈活的裝置中,以保護細胞免受免疫系統的侵害的方法,不過這些封裝的細胞,仍需要有一穩定供氧來源。
儘管一些臨床試驗中測試過的設備可以為細胞提供氧氣,包括已經開發出可以產生氧氣的化學試劑,但這些化學試劑也會耗盡,仍需要定期裝載新的氧氣。
此次,麻省理工學院的團隊採取了不同的方法進行比較實驗,其中一種是能夠生產氧氣的裝置,另一種則是不能生產氧氣的裝置,將它們分別植入患有糖尿病的小鼠身體內。
結果顯示,對於植入只含有胰島細胞但不能補充氧氣的裝置的小鼠,它們的血糖就會在12天到15天左右出現血糖升高的狀況。
而植入能為胰島細胞提供足夠氧氣的裝置的小鼠,其血糖水平能維持長達一個月的穩定,過程中不需要額外注入氧氣。
可提供氧氣的設備內,利用裡面的質子交換膜分解小鼠體內的水分,讓水分分解出氧氣和氫氣。氫氣會擴散出去,而氧氣會進入儲存室,並透過一層薄薄的透氧膜為胰島細胞長期提供足夠的氧氣。這種質子交換膜是一種最初用於燃料電池中產生氫氣的技術。
這種方法的優點十分明顯。該裝置在使用過程中不需要外接任何的電線或電池,只需要透過磁力線圈感應而產生的電壓(類似手機的無線充電),就足以將體內的水氣分解成需要的氧氣,而這種分解水氣工作只需要在電壓2伏特(V)和功率大約6mW中就能運作。
另外,這項設備比較不會受到小鼠免疫系統攻擊,從而降低排斥帶來的副作用,從而保證了設備的效能。
研究人員當前主要的關注點是1型的糖尿病治療,但他們表示這種設備未來也可能用於其他治療方面,包括需要重複輸送治療蛋白的疾病。由於人體需要的胰島素遠比小鼠多,因此他們希望能研製出更大且更好的版本用於人體。
另外,他們還希望能完美解決氫氣排放問題,因為氫氣可能會造成神經發炎、肝臟發炎和粒線體疾病等問題。
安德森博士表示,「你可以將其視為一種活體醫療設備,由分泌胰島素的人體細胞以及電子生命支持系統製成。我們樂觀地認為,有可能製造出可以駐留在體內並根據需要生產藥物的活體醫療設備。」
他還說,「目前有多種疾病的患者都需要經常從外部攝取特殊蛋白質,若我們能夠用一個可以長時間發揮作用的設備,去取代每隔一段時間輸液的需要,這樣可以幫助很多患者。」◇
責任編輯:連書華