通过将燃料电池与人造β细胞相结合,研究小组只需按一下按钮就能生产出胰岛素。这有效地降低了血糖水平,就像胰腺的自然过程一样。考虑到目前糖尿病的治疗方法通常包括需要可靠能源供应的胰岛素泵,研究小组认为他们可能已经找到了一种生产能源的新方法。
生物技术和生物工程教授Martin Fussenegger领导着瑞士苏黎世联邦理工学院的这个团队。他们的研究已经进行了多年,早期的测试结果发表在科学在2016年。
“许多人,尤其是在西方工业化国家,摄入的碳水化合物超过了日常生活所需,”Fussenegger说说.“这让我们想到了利用这些多余的代谢能来发电,为生物医学设备提供动力。”
开发将葡萄糖转化为电能的燃料电池
Fussenegger的团队在燃料电池的中心制造了一个阳极。该电极由铜基纳米颗粒制成,专为该应用而创建。电极将葡萄糖分解为葡萄糖酸和一个质子,产生电能并使电路运转起来。
研究人员将阳极包裹在涂有海藻酸盐的无纺布中,海藻酸盐是一种被批准用于医疗用途的藻类产品。Fussenegger和他的团队说,它就像一个可以植入皮肤下的小茶包。海藻酸盐吸收体液,使葡萄糖从组织进入燃料电池。
下一步,研究小组将他们的燃料电池与含有人造β细胞的胶囊相结合。通过电流或蓝色LED灯的刺激,这些细胞可以产生和分泌胰岛素。该系统结合了持续发电和控制胰岛素输送。一旦燃料电池记录到过量的葡萄糖,它就开始发电。然后,它利用电能刺激细胞,产生胰岛素并释放到血液中。
一旦血糖低于正常水平的阈值,系统就会停止产生电力和胰岛素。
燃料电池产生的电能甚至可以与智能手机等外部设备通信。这可以让用户通过相应的应用程序调整他们的系统。医生也可以远程访问并进行调整。
“这个新系统可以自主调节胰岛素和血糖水平,将来可以用于治疗糖尿病,”Fussenegger指出。
虽然研究结果只是一个原型,但该团队还不能将其开发成可销售的产品。
“将这样的设备推向市场远远超出了我们的财力和人力资源,”Fussenegger解释道。“这需要一个拥有适当资源和专业知识的行业合作伙伴。”
威廉说
对于糖尿病患者来说,这可能是一个真正的游戏规则改变者,因为它至少实现了部分所需治疗的自动化。因此,这也可能是一种高需求产品,具有非常长的产品生命周期。
存在两个真正的障碍,首先是FDA的批准,更大的障碍是开发一种生产工艺,以可接受的成本获得可接受的产量。
仅仅因为某样东西可以在实验室里生产出来,并不意味着它可以大批量生产出来。我见过许多伟大发现的公告,但它们从未上市。