新的植入式装置设计或将推动人工胰腺发展

　　在体内放置可释放胰岛素的植入物可能是治疗糖尿病的替代方案，无需注射，也无需插入导管。但是当装置被植入后，免疫系统的异物反应被触发，植入物会受到免疫系统的攻击，周围会形成瘢痕组织，从而阻碍胰岛素或其他药物的释放。

　　早在2019 年，来自麻省理工学院和爱尔兰的研究团队在Science Robotics 杂志上发表了一项研究，描述了使用驱动式软体机器人如何修改人体对植入式医疗设备的反应。现在，该团队的研究进一步表明，同样的方法可能将改善糖尿病患者和其他患者的药物输送。

　　该团队制造了一个由聚氨酯制成的双腔装置，聚氨酯是一种常用于医疗设备的塑料，具有与组织周围细胞外基质类似的弹性。其中一个腔室用来容纳药物，另一个柔软腔室作为可充气的驱动器。该药物输送系统包括一个致动器，通过使用外部控制器，研究人员可以刺激致动器按照特定的时间表进行充气和放气。在这项研究中，他们每12 小时执行一次持续5 分钟的反复充气和放气。

　　这是一种意在克服异物反应的技术。他们在小鼠实验中发现，这种驱动式植入物能持续有效地释放胰岛素，比经典药物递送植入物的性能要好得多。研究人员计划观察这种植入物是否能用来输送胰岛细胞，发挥“生物人工胰腺” 作用。

　　Ellen Roche 是麻省理工学院机械工程副教授，也是医学工程与科学学院成员，他表示：“我们正在利用这种类型的设备来延长可输送胰岛素等药物的植入式装置的寿命和功效，我们认为这个装置可以扩展到其他方面。”

　　根据研究人员的介绍，这种驱动式装置能驱赶中性粒细胞，而这种细胞会启动导致疤痕组织形成的过程。当研究人员将这些设备植入老鼠体内时，他们发现设备周围需要更长时间才会形成疤痕组织。而且最终形成的疤痕组织的结构不同寻常。与静态设备周围缠绕的胶原纤维不同，驱动设备周围的胶原纤维排列得更整齐，研究人员认为这可能有助于药物分子顺利通过该组织。

　　为了展示该装置的潜在用途，研究小组展示了它可以被用来在老鼠体内输送胰岛素。该装置的设计使胰岛素可以通过药物储藏腔室上的小孔缓慢渗出，或在致动器的控制下以较大的爆发力释放出来。

　　研究人员通过测量小鼠血糖水平的后续变化来评估胰岛素释放的有效性。他们发现，在持续八周的研究中，使用驱动式植入装置的小鼠体内可以保持有效的胰岛素输送。相比而言，在未接受刺激的小鼠中，仅两周后，胰岛素的输送效率就开始下降，八周后，几乎没有胰岛素能够通过纤维包膜。

　　该研究团队也制作了一个适用于人体尺寸的装置，大小为120mm×80mm，且可以成功地植入腹部。据麻省理工学院的报道，对于其他可能的应用，研究人员计划是否可将该设备用于输送胰岛细胞，作为人工胰腺来帮助治疗糖尿病患者。

　　下一 步: 探索人工胰腺和其他应用

　　该团队与华盛顿大学医学院医学和生物医学工程副教授Jeffrey Millman 合作，计划将该设备改造成能感知葡萄糖水平并在葡萄糖过高时输送胰岛素的干细胞衍生胰腺细胞。研究人员说，这种可植入装置可以消除患者需要不断测量血糖水平和注射胰岛素。

　　研究人员还探索了这种设备在糖尿病领域之外的潜在应用，例如为治疗卵巢癌提供免疫疗法，为心脏病发作的患者提供药物以防止心力衰竭。

　　Ellen Roche 表示：“可以想象，我们能够将这项技术应用于任何受到异物反应或纤维增生阻碍的领域并发挥长期作用，任何一种类型的植入式药物输送装置都可能从中受益。”

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