要點:
科研團隊開發出一種可植入皮下、能自動釋放胰高血糖素的智能緊急裝置，以實現對第1型糖尿病患者低血糖的即時干預，提升治療的安全性和便捷性。
在現代醫學不斷追求精准與智能化的背景下，如何實現對突發健康危機的即時響應，成為改善患者生活質量的關鍵挑戰之一。尤其對於糖尿病等需要持續監測和緊急干預的疾病，傳統的手動用藥方式往往存在時效性不足和操作復雜等問題。
對於第1型糖尿病患者來說，低血糖症（或低血糖）始終存在威脅。當血糖值極低時，就會危及生命，而標準的治療方法是注射一種名為胰高血糖素的荷爾蒙。作為緊急備用，對於患者可能沒有意識到血糖正在下降到危險水平的情況，麻省理工學院的工程師設計了一種可植入的儲液器，它可以留在皮下，並在血糖水平過低時觸發釋放胰高血糖素。這種方法還可以幫助治療睡眠期間發生低血糖的情況，或幫助無法自行注射的糖尿病兒童。
植入式智能緊急裝置
“這是一個可以植入皮膚下的小型緊急裝置，一旦患者血糖過低，它能立即啟動并發揮作用，”麻省理工學院化學工程系教授、科赫綜合癌症研究所和醫學工程與科學研究所/IMES成員、該研究資深作者丹尼爾·安德森/Daniel Anderson表示。“我們的目標是研發一種隨時待命、可即時保護患者免於低血糖風險的裝置，也希望藉此緩解許多患者及其家屬對低血糖的恐懼。”
研究人員指出，這項技朮也可用於輸送緊急劑量的腎上腺素，不僅可用於治療心臟疾病，還能在過敏性休克等嚴重過敏反應中發揮關鍵作用。
這項研究的第一作者為現任斯坦福大學電機工程系助理教授的西達爾特·克里希南/Siddharth Krishnan，他曾任職於麻省理工學院。相關成果已發表在最新一期“自然生物醫學工程”期刊上。
對於大多數第1型糖尿病患者來說，日常需注射胰島素以控制血糖，防止其過高。然而，血糖一旦過低，則可能誘發低血糖症，出現意識混亂、癲癇，甚至危及生命。為了預防低血糖，部分患者會隨身攜帶注射用胰高血糖素：一種能促使肝臟釋放葡萄糖的激素。然而，尤其對於兒童來說，很難自行判斷低血糖何時來襲。
“有些患者能察覺低血糖并及時補充能量或注射升糖素，但也有人在毫無察覺的情況下陷入意識模糊甚至昏迷，”安德森解釋說。“夜間尤其危險，因為患者通常仰賴血糖警報器在血糖降到危險值時叫醒自己。”
為提供更自動化、及時的應對方案，MIT研究團隊着手開發一種可由使用者手動觸發，或與感測系統聯動的植入式緊急藥物裝置。
這款裝置約為四分之一枚硬幣大小，內含一個用3D列印聚合物制成的藥物儲存艙。該艙體以“形狀記憶合金”封閉，合金在加熱時會按設定改變形狀。研究團隊選用鎳鈦合金，它在加熱至攝氏約40度時會從平板狀卷曲成U型，從而開啟裝置。
考慮到胰高血糖素在液體狀態下穩定性差，不適合長期體內保存，研究人員將其加工為粉末狀，以延長保存期限，直到需要時再由裝置釋放。
每個裝置可儲存1至4劑藥物，并配有能接收特定無線頻率的微型天線。接收到信號后，裝置啟動微電流加熱形狀記憶金屬，觸發藥物釋放機制。當達到設定溫度閾值時，金屬變形開啟儲存器，使藥物得以注入體內。
由於該裝置具備無線通信能力，能夠與連續血糖監測儀/CGM協同運作，當監測儀偵測到血糖下降至預設臨界值時，裝置即可自動啟動藥物釋放程序。克里希南指出，“這一數字化藥物輸送系統的最大優勢在於它能夠與感測器實現無縫聯動，當前許多患者已在使用連續血糖監測技朮，而這款裝置正好能夠完美整合。”這一創新標志着該技朮邁出了向臨床應用的重要一步。
邁向臨床應用新里程碑
研究人員將該裝置植入糖尿病小鼠體內，當小鼠血糖下降時，裝置自動觸發胰高血糖素的釋放。藥物釋放后不到10分鐘，血糖水平開始穩定并維持在正常范圍內，有效避免了低血糖的發生。此外，他們還使用粉末狀腎上腺素測試了裝置的效果，結果顯示藥物釋放后10分鐘內，血液中腎上腺素濃度上升，心率明顯加快。
在本研究中，裝置在體內植入時間最長達四周，研究團隊計划進一步延長裝置的使用壽命，目標是至少達到一年。
“我們的目標是讓裝置提供足夠劑量的治療，持續較長時間的緊急救援，”克里希南表示，“具體可持續多長時間還不確定，可能是一年，也可能是几年，目前正努力確定最佳使用期限，到期后則需更換。”
通常植入醫療設備會引發周圍組織的疤痕形成，影響設備性能，但該研究發現，即使出現縴維化組織，裝置依然能夠成功釋放藥物。研究團隊正在籌備更多動物實驗，計划在未來三年內啟動臨床試驗。有學者教授對此表示，“看到團隊取得這樣的進展令人振奮，我期待這項技朮未來能幫助糖尿病患者，并為緊急藥物輸送開創新的范例。”
這項植入式智能緊急裝置不僅展現了科技與醫學的深度融合，更代表着個性化醫療邁向主動預防的新方向。未來，隨着更多類似創新的問世，我們有望見證一個更安全、更智能的健康管理時代，讓患者能夠擺脫傳統限制，擁有更自由、更有保障的生活質量。這不僅是技朮的突破，更是對生命關懷的全新詮釋，激勵着醫療科技不斷前行，為更多需要幫助的人帶來希望與光明。
