Dae-HyeongKim,首爾國立大學(xué)的助理教授,由于他將可伸展材料用于醫療設備的杰出貢獻,被《麻省理工科技評論》(MITTechnologyReview)雜志評選為2013年度全球杰出青年創(chuàng )新人物。
顧臻,美國北卡大學(xué)教堂山分校醫學(xué)院、藥學(xué)院,北卡州立大學(xué)工學(xué)院聯(lián)合生物醫學(xué)工程系助理教授,由于他發(fā)明了“智能胰島素貼片”,被《麻省理工科技評論》雜志評選為2015年度全球杰出青年創(chuàng )新人物。
這兩個(gè)來(lái)自東方世界的年輕人,在被評選為“全球杰出青年創(chuàng )新人物”時(shí)都是34歲。他們在糖尿病監控領(lǐng)域的領(lǐng)先研究工作備受《自然》等雜志的推崇。如果一切進(jìn)展順利,在未來(lái)的5到10年里,糖尿病患者的健康管理將會(huì )是另外一番景象。
這個(gè)腕帶由兩部分組成,其中一部分為血糖濃度監測區,另一個(gè)部分為治療區(控制血糖濃度)。
石墨烯有新材料之王的美譽(yù),由于它韌性高、光穿透率高、導電性好,近年來(lái)在很多領(lǐng)域都受到了高度關(guān)注。Kim團隊也想將這種新型材料用于醫療領(lǐng)域。但是石墨烯材料天生的惰性,即不具備電化學(xué)能力也讓很多研究人員苦惱。于是Kim便創(chuàng )造性的將石墨烯與金摻雜在一起,這一小小的改變,使石墨烯變成了可以檢測皮膚溫度和濕度,汗液pH和葡萄糖濃度的傳感器。最終根據皮膚的溫度和濕度,汗液的pH值和葡萄糖濃度,綜合分析出血糖濃度。并將數據傳遞給移動(dòng)設備。
一旦監測區發(fā)現血糖濃度超標,位于治療區的加熱器就會(huì )激發(fā)微型針頭,融化藥物貯藏體的外膜,微型針頭將會(huì )刺入淺表皮膚之下,將降血糖藥物二甲雙胍注入患者體內,實(shí)現控制血糖的目的。當然,為了避免注入人體的降血糖藥物過(guò)多,治療區針頭表面的可融化外膜的融化是分時(shí)控制的。言外之意是,分片融化,一旦血糖得到控制,融化隨之停止。最終實(shí)現智能調控血糖的濃度。
如此智能的血糖管理貼片啥時(shí)候才能面市呢?具體時(shí)間我也沒(méi)辦法預測。但是如果你知道這款裝置是Kim團隊和美國馬薩諸塞州著(zhù)名的柔性電子產(chǎn)品公司MC10聯(lián)合開(kāi)發(fā)的,那么你對它面市的時(shí)間就會(huì )有信心多了。
相較于Kim團隊融合了各種高科技,最終通過(guò)汗液監測血糖濃度的腕帶,顧臻團隊的智能胰島素貼片則要直接的多。
顧臻團隊開(kāi)發(fā)的“智能胰島素貼片”只有指甲蓋大小,貼片的一面覆蓋著(zhù)121個(gè)微小的針,這些針充滿(mǎn)了微小的囊泡。當血糖濃度過(guò)高時(shí),這些囊泡會(huì )打開(kāi),釋放胰島素。
2015年7月7日,顧臻團隊的研究成果刊登在PNAS上,并很快登上了《自然》和《科學(xué)》頭條。來(lái)勢洶洶,大有終結糖尿病注射治療時(shí)代的意味。
顧臻團隊的這款智能胰島素貼片原理很簡(jiǎn)單,但是設計的很巧妙。他們巧妙的利用了體內的化學(xué)反應過(guò)程,達到釋放胰島素的目的。他們同樣在貼片的微針中放入了降血糖的胰島素,然而這個(gè)胰島素也是被一種化學(xué)物質(zhì)包裹。當血糖濃度升高時(shí),從血液中進(jìn)入微針中的葡萄糖會(huì )在微針內發(fā)生化學(xué)反應,導致包裹胰島素的囊泡破裂,釋放胰島素。當血糖濃度降低時(shí),胰島素就停止釋放。也巧妙的實(shí)現了胰島素釋放的可控。
為了獲得更加持續的血糖調節能力,顧臻團隊又對這一智能胰島素貼片做了進(jìn)一步的改進(jìn)。這一回,他們把貼片里的胰島素直接換成了能夠產(chǎn)生胰島素的β細胞。
胰島β細胞的移植實(shí)際上也是一種治療糖尿病的手法,但是由于異體移植的排異反應,導致這一方法也不能滿(mǎn)足所有人的需求。顧臻團隊這種方法,有效的避免了排異反應(因為免疫細胞被隔離起來(lái)了)。
據悉,目前顧臻團隊正在跟有關(guān)企業(yè)接觸,聯(lián)手開(kāi)發(fā)這種智能貼片。
由于目前全球糖尿病人數眾多,而且缺乏非常好的管理治療手段,因此學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對糖尿病管理和治療方法的研發(fā)熱情非常高。廣大患者對無(wú)創(chuàng )檢測和無(wú)創(chuàng )管理的心理需求也非常高。
目前類(lèi)似的研究主要停留在臨床前的動(dòng)物實(shí)驗階段,在不同體型的動(dòng)物身上還需要改進(jìn)優(yōu)化實(shí)驗體系。一切順利的話(huà),大概兩三年可以進(jìn)入臨床,5-10年可以實(shí)現商業(yè)化。因此,無(wú)創(chuàng )的糖尿病管理真正的走入生活,還需要大家耐心等待。