Advanced science |“智能胰岛素贴片”又有新消息！mMN贴片表现出令人瞩目的血糖调节能力！

引言  未来可期！“智能胰岛素贴片”又有新消息——在1型糖尿病大鼠模型中，智能胰岛素贴片（nMN贴片）不仅能够有效降低血糖，且相比胰岛素，nMN表现出令人瞩目的血糖调节能力！

图1 mMN贴片

“智能胰岛素贴片”——胰岛素的下一站？

胰岛素是由胰腺自然产生的一种内分泌激素，帮助身体调节血糖——当摄入食物导致血糖升高时，胰岛素能有效帮助葡萄糖从血液中进入细胞，进行新陈代谢，为身体提供能量。由于胰岛素的绝对缺乏，1型糖尿病和部分2型糖尿病患者需要终身接受外源胰岛素注入治疗。

但目前主流的胰岛素注射给药方式不仅会带来注射痛苦，还不能灵活响应人体的胰岛素需求，用量难以精准匹配，一旦注射过量还可能导致低血糖，严重甚至危及生命。

近日，加拿大多伦多大学莱斯利丹药学院科研人员研发出一款基于自交联聚合物的葡萄糖响应性聚合物微针（mMN）贴片，该贴片能够封装高浓度胰岛素，具有超强的溶胀能力，并在血糖升高时给予快速响应，递送胰岛素，旨在实现胰岛素的智能给药。研究成果以"Smart" Matrix Microneedle Patch Made of Self-Crosslinkable and Multifunctional Polymers for Delivering Insulin On-Demand为题发表于Advanced science期刊（IF：15.1）。

这种“智能胰岛素贴片”的大小约相当于一元硬币，贴片上整齐排列着上百根可感知血糖水平的微小针头并负载胰岛素。佩戴时，这些微小针头可穿透表皮来感知皮下组织附近的血糖水平，并自动响应发挥类似胰腺的血糖调节作用：当血糖水平升高时，其会自动释放胰岛素进入体内，起到降糖作用；当血糖水平逐渐下降时，会减缓胰岛素的释放，防止低血糖的发生。微针可减轻痛苦，提升病患的生活质量。

图2 mMN贴片

“智能胰岛素贴片”在动物研究中取得成功！

科研人员在经STZ诱导的1型糖尿病大鼠（S-D）中评估了mMN贴片对体内高血糖的抑制作用，并与皮下注射胰岛素、未装载胰岛素的空白nMN贴片（下文称“空白贴片”或sham贴片）进行对比。

大鼠随机分组，分别给予负载胰岛素的mMN贴片（58 U）、空白贴片和皮下注射胰岛素（0.5 U/kg）治疗，监测血糖8小时。所有1型糖尿病大鼠在研究开始前禁食5小时。

➤如图3所示，mMN贴片和胰岛素组大鼠血糖迅速下降，在1小时内降至165 mg/dL以下，相比之下，空白贴片组血糖一直处于高血糖状态。

图3 mMN贴片在1型糖尿病大鼠模型中的体内评价

➤胰岛素组大鼠的血糖在3.5小时后血糖逐渐升高至高血糖。相反，mMN贴片成功地将大鼠的血糖控制在严格的血糖目标范围内（<190 mg/dL和>70 mg/dL），持续时间>7小时。

mMN贴片令人瞩目的血糖调节能力！

为了进一步探究智能mMN贴片的葡萄糖调节能力，在大鼠模型接受mMN贴片以及胰岛素治疗后的2小时进行了葡萄糖耐量试验（IPGTT），并与健康大鼠进行比较。研究结果证实，mMN贴片能够根据血糖水平调节胰岛素释放速率，将血糖维持在目标范围内。

➤如图4D所示，与健康大鼠相似，接受mMN贴片治疗的T1D大鼠，在葡萄糖水平达到峰值后恢复到正常血糖状态。相比之下，胰岛素组大鼠经历了持续的高血糖。

图4 mMN贴片在1型糖尿病大鼠模型中的体内评价

➤并且，胰岛素组大鼠的葡萄糖曲线下面积 （AUC）（衡量 120 分钟持续葡萄糖暴露的指标）是 mMN 贴片组的五倍（图4E ）。

总之，研究结果证实，mMN贴片能够根据血糖水平调节胰岛素释放速率，将血糖维持在目标范围内，避免低血糖的发生。

图5 mMN贴片具有良好的血糖调节能力，低血糖指数较低

本文小结

研究人员表示，智能mMN贴片的胰岛素递送策略可以为糖尿病患者提供更为方便、无痛和负担得起的血糖管理工具，有助于改善生活质量。并且，相对简单的设计和制造过程，大大增加了mMN贴片的临床转化潜力。

参考资料：Liu JF, GhavamiNejad A, Lu B, et al."Smart" Matrix Microneedle Patch Made of Self-Crosslinkable and Multifunctional Polymers for Delivering Insulin On-Demand.Advanced science （Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany）. 2023 Sep 18: e2303665.DOI: 10.1002/advs.202303665, PMID:37718654