一種有希望治療Ⅰ型糖尿病的方法是植入可產(chǎn)生胰島素的胰島細(xì)胞，這可使患者免于頻繁注射胰島素。然而，一旦細(xì)胞被植入，它們最終會耗盡氧氣并停止產(chǎn)生胰島素。為解決這一難題，美國麻省理工學(xué)院工程師設(shè)計了一種新的植入式設(shè)備，它不僅攜帶了數(shù)十萬胰島細(xì)胞，還擁有自己的機(jī)載氧氣工廠，通過分解體內(nèi)的水蒸氣來產(chǎn)生氧氣。相關(guān)論文18日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。


名為O2-MacroDevice的設(shè)備浸沒在液態(tài)水中，無需任何電池或電線即可產(chǎn)生氧氣和氫氣。 
圖片來源：麻省理工學(xué)院/波士頓兒童醫(yī)院


該設(shè)備利用一種質(zhì)子交換膜，通過分解水來無限期地產(chǎn)生氧氣。質(zhì)子交換膜最初用于在燃料電池中產(chǎn)生氫氣，這種膜可以將體內(nèi)大量存在的水蒸氣分解成氫氣和氧氣，氫氣擴(kuò)散出去是無害的，氧氣進(jìn)入儲存室，通過一層薄薄的透氧膜供給胰島細(xì)胞。


這種方法的一個顯著優(yōu)點(diǎn)是不需要任何電線或電池。分解水蒸氣所需電壓很低（大約2伏），可通過體外線圈將電力無線傳輸?shù)皆O(shè)備內(nèi)的一個小型柔性天線，而體外線圈可以作為貼片戴在患者皮膚上。


該設(shè)備大約25美分大小，研究人員將其植入糖尿病小鼠體內(nèi)。結(jié)果表明，它可使小鼠的血糖水平保持穩(wěn)定至少一個月。現(xiàn)在，他們希望創(chuàng)造出一種更大版本的設(shè)備，大約一根口香糖大小，最終可以在Ⅰ型糖尿病患者身上進(jìn)行測試。


通常，當(dāng)任何一種醫(yī)療設(shè)備植入體內(nèi)時，免疫系統(tǒng)的攻擊會導(dǎo)致疤痕組織堆積，稱為纖維化，這可能會降低設(shè)備的有效性。在本研究中，植入設(shè)備周圍確實(shí)形成了疤痕組織，但該設(shè)備在控制血糖水平方面的成功表明，胰島素仍然能夠擴(kuò)散出設(shè)備，促進(jìn)葡萄糖吸收。


研究人員表示，這種方法也可以用來輸送產(chǎn)生其他類型治療性蛋白質(zhì)的細(xì)胞，比如產(chǎn)生促紅細(xì)胞生成素的細(xì)胞，并保持其存活。促紅細(xì)胞生成素是一種刺激紅細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。


如果你身邊有糖尿病患者，你會發(fā)現(xiàn)他們隨身攜帶的物品里，一定有胰島素。Ⅰ型糖尿病患者的胰島素分泌絕對不足，對血糖無法進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，只能靠外源性胰島素來幫忙。本文介紹的方法，注入的不是胰島素，而是胰島細(xì)胞。為了讓胰島細(xì)胞持續(xù)活躍，這種植入設(shè)備還自帶不需要任何電線或電池的“氧氣工廠”。聽起來確實(shí)“一勞永逸”。不過，要想讓它在人體內(nèi)運(yùn)行，還得兼顧穩(wěn)定長效和設(shè)備體積小型化，需要更多試驗(yàn)和測試，對其進(jìn)行優(yōu)化。