要点:
科研团队开发出一种可植入皮下、能自动释放胰高血糖素的智能紧急装置，以实现对第1型糖尿病患者低血糖的即时干预，提升治疗的安全性和便捷性。
在现代医学不断追求精准与智能化的背景下，如何实现对突发健康危机的即时响应，成为改善患者生活质量的关键挑战之一。尤其对于糖尿病等需要持续监测和紧急干预的疾病，传统的手动用药方式往往存在时效性不足和操作复杂等问题。
对于第1型糖尿病患者来说，低血糖症（或低血糖）始终存在威胁。当血糖值极低时，就会危及生命，而标准的治疗方法是注射一种名为胰高血糖素的荷尔蒙。作为紧急备用，对于患者可能没有意识到血糖正在下降到危险水平的情况，麻省理工学院的工程师设计了一种可植入的储液器，它可以留在皮下，并在血糖水平过低时触发释放胰高血糖素。这种方法还可以帮助治疗睡眠期间发生低血糖的情况，或帮助无法自行注射的糖尿病儿童。
植入式智能紧急装置
“这是一个可以植入皮肤下的小型紧急装置，一旦患者血糖过低，它能立即启动并发挥作用，”麻省理工学院化学工程系教授、科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所/IMES成员、该研究资深作者丹尼尔·安德森/Daniel Anderson表示。 “我们的目标是研发一种随时待命、可即时保护患者免于低血糖风险的装置，也希望借此缓解许多患者及其家属对低血糖的恐惧。”
研究人员指出，这项技术也可用于输送紧急剂量的肾上腺素，不仅可用于治疗心脏疾病，还能在过敏性休克等严重过敏反应中发挥关键作用。
这项研究的第一作者为现任斯坦福大学电机工程系助理教授的西达尔特·克里希南/Siddharth Krishnan，他曾任职于麻省理工学院。相关成果已发表在最新一期“自然生物医学工程”期刊上。
对于大多数第1型糖尿病患者来说，日常需注射胰岛素以控制血糖，防止其过高。然而，血糖一旦过低，则可能诱发低血糖症，出现意识混乱、癫痫，甚至危及生命。为了预防低血糖，部分患者会随身携带注射用胰高血糖素：一种能促使肝脏释放葡萄糖的激素。然而，尤其对于儿童来说，很难自行判断低血糖何时来袭。
“有些患者能察觉低血糖并及时补充能量或注射升糖素，但也有人在毫无察觉的情况下陷入意识模糊甚至昏迷，”安德森解释说。 “夜间尤其危险，因为患者通常仰赖血糖警报器在血糖降到危险值时叫醒自己。”
为提供更自动化、及时的应对方案，MIT研究团队着手开发一种可由使用者手动触发，或与感测系统联动的植入式紧急药物装置。
这款装置约为四分之一枚硬币大小，内含一个用3D列印聚合物制成的药物储存舱。该舱体以“形状记忆合金”封闭，合金在加热时会按设定改变形状。研究团队选用镍钛合金，它在加热至摄氏约40度时会从平板状卷曲成U型，从而开启装置。
考虑到胰高血糖素在液体状态下稳定性差，不适合长期体内保存，研究人员将其加工为粉末状，以延长保存期限，直到需要时再由装置释放。
每个装置可储存1至4剂药物，并配有能接收特定无线频率的微型天线。接收到信号后，装置启动微电流加热形状记忆金属，触发药物释放机制。当达到设定温度阈值时，金属变形开启储存器，使药物得以注入体内。
由于该装置具备无线通信能力，能够与连续血糖监测仪/CGM协同运作，当监测仪侦测到血糖下降至预设临界值时，装置即可自动启动药物释放程序。克里希南指出，“这一数字化药物输送系统的最大优势在于它能够与感测器实现无缝联动，当前许多患者已在使用连续血糖监测技术，而这款装置正好能够完美整合。”这一创新标志着该技术迈出了向临床应用的重要一步。
迈向临床应用新里程碑
研究人员将该装置植入糖尿病小鼠体内，当小鼠血糖下降时，装置自动触发胰高血糖素的释放。药物释放后不到10分钟，血糖水平开始稳定并维持在正常范围内，有效避免了低血糖的发生。此外，他们还使用粉末状肾上腺素测试了装置的效果，结果显示药物释放后10分钟内，血液中肾上腺素浓度上升，心率明显加快。
在本研究中，装置在体内植入时间最长达四周，研究团队计划进一步延长装置的使用寿命，目标是至少达到一年。
“我们的目标是让装置提供足够剂量的治疗，持续较长时间的紧急救援，”克里希南表示，“具体可持续多长时间还不确定，可能是一年，也可能是几年，目前正努力确定最佳使用期限，到期后则需更换。”
通常植入医疗设备会引发周围组织的疤痕形成，影响设备性能，但该研究发现，即使出现纤维化组织，装置依然能够成功释放药物。研究团队正在筹备更多动物实验，计划在未来三年内启动临床试验。有学者教授对此表示，“看到团队取得这样的进展令人振奋，我期待这项技术未来能帮助糖尿病患者，并为紧急药物输送开创新的范例。”
这项植入式智能紧急装置不仅展现了科技与医学的深度融合，更代表着个性化医疗迈向主动预防的新方向。未来，随着更多类似创新的问世，我们有望见证一个更安全、更智能的健康管理时代，让患者能够摆脱传统限制，拥有更自由、更有保障的生活质量。这不仅是技术的突破，更是对生命关怀的全新诠释，激励着医疗科技不断前行，为更多需要帮助的人带来希望与光明。
