想象一下，未來有一種設(shè)備可以讓糖尿病患者在需要的時(shí)候使用應(yīng)用程序或遙控器給自己注射胰島素，這一設(shè)想有望在不久的將來成為現(xiàn)實(shí)。來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一款原型設(shè)備，它可以做到這一點(diǎn)，利用電擊來控制封裝的β細(xì)胞中的基因表達(dá)。

胰腺中的β細(xì)胞的主要工作是感知血糖水平的峰值，并通過產(chǎn)生和釋放胰島素來做出反應(yīng)，幫助身體代謝葡萄糖。但在糖尿病患者體內(nèi)，這些細(xì)胞已經(jīng)不能正常發(fā)揮這一功能，導(dǎo)致糖尿病患者的健康受到嚴(yán)重影響。這一問題通常可以通過監(jiān)測(cè)血液中的血糖水平，定期注射胰島素來解決。但注射胰島素并不是一件令人愉快的事情，所以ETH團(tuán)隊(duì)研究出了其他的方法。

他們開發(fā)出一款可以遠(yuǎn)程激活的微型設(shè)備以按需釋放胰島素。該設(shè)備是一個(gè)包含工程化的人類β細(xì)胞的膠囊。研究人員將該設(shè)備連接到控制印刷電路板（PCB）上，當(dāng)印刷電路板被無線電信號(hào)激活時(shí)，會(huì)發(fā)出電信號(hào)，刺激β細(xì)胞中的鈣和鉀通道，從而觸發(fā)胰島素基因的表達(dá)，在幾分鐘內(nèi)釋放出胰島素。

這種裝置可以植入到糖尿病患者的皮下，β細(xì)胞可以由病人、醫(yī)生或在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)控制并按需釋放胰島素。研究小組通過將該設(shè)備植入1型糖尿病小鼠的皮膚下對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，研究人員能夠無線控制胰島素的釋放，在激活后的10分鐘內(nèi)達(dá)到峰值，該裝置足以使小鼠體內(nèi)的血糖水平恢復(fù)正常。

“我們很早就想用電擊直接控制基因的表達(dá)，現(xiàn)在終于成功了，”首席研究員Martin Fussenegger指出，“這樣的設(shè)備將使人們能夠完全融入數(shù)字世界，成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，甚至可以說是‘體聯(lián)網(wǎng)’?！?/p>

當(dāng)然，該設(shè)備也存在被惡意方入侵的可能性。該團(tuán)隊(duì)表示，安全防范措施需要落實(shí)到最終設(shè)備上。這也不是唯一需要克服的問題。如果要想讓它進(jìn)入人體測(cè)試，還需要開發(fā)更全面、更實(shí)用的解決方案。

與此同時(shí)，其他類似技術(shù)也正在開發(fā)中。例如，一些研究人員通過使用光脈沖或其他電磁波激活β細(xì)胞，另一些研究人員則使用含有β細(xì)胞的微針貼片來治療糖尿病。

這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1126/science.aau7187

來源：MEMS