Science子刊:告别注射,新型磁性胰岛素胶囊问世,口服送药、磁性定位

2021
09/08

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生物世界
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目前, 注射胰岛素 是糖尿病最常用的治疗方案之一,尤其 1 型糖尿病患者,需要每天注射胰岛素以控制血糖水平。 近期,研究人员称开发了一种以口服胰岛素为药物供给方式的植入式腹膜注射系统,他们试图将 “空间站” 搬进体内。

“这种方式可能听起来有点可怕,但确实有效。” 意大利圣安娜高等研究学院 (SSSUP) 生物医学机器人和生物工程教授、该研究团队一员 Arianna Menciassi 说道。

他们研发了一种腹膜内胰岛素给药系统,可在体内自动精准完成胰岛素注射。该设备由两部分组成: 植入体内的胰岛素存储和输液系统 PILLSID   (PILl-refiLled implanted System for Intraperitoneal Delivery) ,以及 携带胰岛素的磁性胶囊 植入式机器人设备 PILLSID 可配合口服磁性胶囊为其输送胰岛素,并通过智能终端操控 PILLSID 完成对糖尿病患者的胰岛素微注射。

这一设备的最新实验结果以: A fully implantable device for intraperitoneal drug delivery refilled by ingestible capsules  为题发表在Science 子刊 Science Robotics 上。


此次实验中研究人员将尺寸为 78×63×35mm、重 165 克的 PILLSID 植入到糖尿病猪体内与小肠相连的腹部,通过为猪喂食胰岛素胶囊的方式为 PILLSID 进行补给,并 达到糖尿病猪的血糖水平控制,实现了在体内环境中验证胰岛素补充工作的有效性。

具体而言,按照设定,当患者服下载有胰岛素的磁性胶囊后,胶囊会自然通过消化系统,在经过 PILLSID 设备植入的小肠部位时,PILLSID 会通过磁吸效应将胶囊拉向自己,并让胶囊以早已 “约定” 好的姿势停靠在相应的位置上。这时,PILLSID 体内的伸缩针头将刺入胶囊,获取它携带的胰岛素。

补给完成后,外部操控设备将关闭 PILLSID 磁场,胶囊也将继续进行消化系统之旅,直至排出体外。接下来的胰岛素注射将由留在体内的设备完成,作为一个可编程的微型输液系统,PILLSID 将在无线控制下实现胰岛素在腹膜内的精准注射。另外,对该设备的充电也将通过无线方式进行。

图丨胰岛素补给方式(来源:上述论文)

研究人员认为,这一系统亦可用于其他疾病的药物输送,如胰腺癌、卵巢癌、结直肠癌等患者的药物治疗。

不过,Menciassi 表示,“实验过程中我们观察到,有些猪的‘体液’进入到了植入设备内部。” 而之前该设备进行水中测试时并未发生泄露,但动物体内要复杂得多,人体更是。她表示,接下来团队将继续进行植入设备 密封性的优化

为解决糖尿病患者胰岛素补充问题,研究人员一直在探索更好的给药方式。2016 年,FDA 批准了第一款人工胰腺 —— 美敦力的 MiniMed670G 系统,通过随身携带的胰岛素泵以输液贴片的方式向体内输送胰岛素。此外,上述研究团队的植入式腹膜给药系统也并非首例,但此前的系统需要通过体外导管的方式送药。

参考资料:
https://spectrum.ieee.org/implantable-medical-devices
https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abh3328



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关键词:
胰岛素,糖尿病,胶囊,注射,口服,患者,实验

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