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一種有希望治療Ⅰ型糖尿病的方法是植入可產生胰島素的胰島細胞，這可使患者免于頻繁注射胰島素。然而，一旦細胞被植入，它們最終會耗盡氧氣并停止產生胰島素。為解決這一難題，美國麻省理工學院工程師設計了一種新的植入式設備，它不僅攜帶了數十萬胰島細胞，還擁有自己的機載氧氣工廠，通過分解體內的水蒸氣來產生氧氣。相關論文18日發表在《美國國家科學院院刊》上。


名為O2-MacroDevice的設備浸沒在液態水中，無需任何電池或電線即可產生氧氣和氫氣。 
圖片來源：麻省理工學院/波士頓兒童醫院


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


這種方法的一個顯著優點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到設備內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。


該設備大約25美分大小，研究人員將其植入糖尿病小鼠體內。結果表明，它可使小鼠的血糖水平保持穩定至少一個月。現在，他們希望創造出一種更大版本的設備，大約一根口香糖大小，最終可以在Ⅰ型糖尿病患者身上進行測試。


通常，當任何一種醫療設備植入體內時，免疫系統的攻擊會導致疤痕組織堆積，稱為纖維化，這可能會降低設備的有效性。在本研究中，植入設備周圍確實形成了疤痕組織，但該設備在控制血糖水平方面的成功表明，胰島素仍然能夠擴散出設備，促進葡萄糖吸收。


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


如果你身邊有糖尿病患者，你會發現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，對血糖無法進行有效調節，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，而是胰島細胞。為了讓胰島細胞持續活躍，這種植入設備還自帶不需要任何電線或電池的“氧氣工廠”。聽起來確實“一勞永逸”。不過，要想讓它在人體內運行，還得兼顧穩定長效和設備體積小型化，需要更多試驗和測試，對其進行優化。