无需注射，自动给药，麻省理工研发这款芯片10分钟内稳定血糖

编译：公子欣

对于1型糖尿病患者来说，低血糖就像一颗随时可能引爆的“定时炸弹”。当血糖骤降至危险水平，若不能及时干预，可能引发昏迷甚至死亡。而传统的胰高血糖素注射不仅操作不便，还常因患者意识模糊或处于睡眠中而错过最佳救治时机。
如今，麻省理工学院的研究团队带来了一项突破性成果——一款可植入皮下的微型设备，能在低血糖发作时自动释放药物，无需注射，10分钟内即可稳定血糖。相关研究成果在《自然·生物医学工程》发表。

图源：麻省理工学院

1型糖尿病患者需每日注射胰岛素以控制血糖，但胰岛素过量或饮食运动不匹配时，血糖可能断崖式下跌。低血糖的典型症状包括头晕、意识模糊，严重时引发癫痫甚至死亡。尽管部分患者能感知症状，并及时补充糖分或注射胰高血糖素，但对于儿童、夜间睡眠状态或无症状低血糖患者而言，仍面临巨大风险。研究资深作者、麻省理工学院化学工程系教授Daniel Anderson指出，许多患者和家属长期生活在低血糖恐惧中，其目标是设计一款“永远在线”的急救设备，让患者无需时刻警惕血糖波动。01植入式设备的“黑科技”这款设备仅硬币大小，却集成了多项创新技术，堪称微型化的“智能药库”。

单剂量和多剂量无线应急救援芯片的材料和设计

3D打印储药库
设备核心是一个3D打印的聚合物储药库，内部装载着冻干粉末状的胰高血糖素。与液态药物相比，粉末状药物稳定性极强，可在体内长期保存（实验中已验证4周稳定性，团队目标是延长至1年以上）。储药库有单剂量和四剂量两种设计，能满足不同患者的应急需求。

形状记忆合金“开关”
储药库的封口采用镍钛合金（一种形状记忆材料）制成。这种合金被预先编程：在常温下呈平板状密封药物，当加热至40℃时，会自动卷曲成U形，瞬间打开储药库，精准释放药物。这一设计确保了药物在非应急状态下绝对密封，触发时又能快速响应。

无线触发系统
设备内置微型天线，可接收特定频率的无线电信号。当血糖监测仪检测到危险低值时，设备会启动微小电流加热形状记忆合金，使其达到40℃的触发点，从而释放药物。这意味着，患者或家属可通过手持遥控器远程激活；更关键的是，可与动态血糖监测仪联动，自动感知血糖下降并触发给药，实现应急响应。

紧急救援芯片的体外和体内突发释放表征研究团队在糖尿病小鼠模型中验证了设备效果，当血糖下降时，远程触发设备释放胰高血糖素，可在10分钟内使血糖恢复正常水平，成功避免低血糖发作。

设备还成功测试了肾上腺素的释放——在模拟心脏骤停或严重过敏的场景中，10分钟内即可使血液中肾上腺素浓度达标，证明其可扩展用于多种急救场景。

02未来展望

研究人员将该设备植入体内4周后，即使周围形成瘢痕组织（体内植入设备常见的问题），仍能正常触发药物释放。“我们的想法是，要有足够的剂量，使其在较长时间内提供这种治疗性急救作用。我们并不确定这个时间是多久——可能是一年，也可能是几年，目前正在努力确定最佳使用期限。但到期后它就需要更换了。” Krishnan说道。

目前，该设备已在动物实验中验证了安全性和有效性。研究团队计划在未来3年内完成更大规模的动物试验，随后启动临床试验。

“希望有一天它能帮助糖尿病患者，并能为各类急诊医疗的递送开辟一种全新的模式。”论文作者之一、麻省理工学院教授Robert Langer表示。