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

胰腺中的β細胞的主要工作是感知血糖水平的峰值，并通過產生和釋放胰島素來做出反應，幫助身體代謝葡萄糖。但在糖尿病患者體內，這些細胞已經不能正常發(fā)揮這一功能，導致糖尿病患者的健康受到嚴重影響。這一問題通?？梢酝ㄟ^監(jiān)測血液中的血糖水平，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團隊研究出了其他的方法。

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

這種裝置可以植入到糖尿病患者的皮下，β細胞可以由病人、醫(yī)生或在預設的時間內自動控制并按需釋放胰島素。研究小組通過將該設備植入1型糖尿病小鼠的皮膚下對其進行測試。結果表明，研究人員能夠無線控制胰島素的釋放，在激活后的10分鐘內達到峰值，該裝置足以使小鼠體內的血糖水平恢復正常。

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

當然，該設備也存在被惡意方入侵的可能性。該團隊表示，安全防范措施需要落實到最終設備上。這也不是唯一需要克服的問題。如果要想讓它進入人體測試，還需要開發(fā)更全面、更實用的解決方案。

與此同時，其他類似技術也正在開發(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細胞，另一些研究人員則使用含有β細胞的微針貼片來治療糖尿病。

這項研究結果發(fā)表在《科學》雜志上。

論文鏈接：

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

來源：MEMS