MicroCHIPS芯片控制药物传送

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    麻省理工学院的教授Ｂｏｂ Ｌａｎｇｅｒ已经花费了２５年时间专注于如何促进药物对人体所发挥的效应问题。因为每一种药物都有一个理想发挥功效的环境要求。超过了环境要求的上限，药物将变得有毒；而低于环境要求的下限，药物将变成废物。
   
    那么如何才能给病人在合适的时间开出合适剂量的药物呢？为了寻找答案，Ｌａｎｇｅｒ教授曾经定制了一种能够控制药物渗入人体的聚合物，并试验在磁场的效应下控制这种聚合体药物释放的速度，他也曾经在布片上模仿药物通过皮肤渗入人体的过程。到现在为止，Ｌａｎｇｅｒ在该领域拥有４０８项专利，同时发表了７１１篇论文，出版了１３本专著，他的技术已经授权给了多达７５家公司。所以，当Ｌａｎｇｅｒ有了一个新主意时，总会引发这样那样的重要变化。
   
    他最近设计的将硅芯片和药物学技术相融合的新型设备将能够使药物在人体的传送和吸收变得智能化。“这将是一个突破性的变化，”Ｌａｎｇｅｒ说：“我们将药物放在一个芯片里面，由芯片控制药物的有效释放。”这不仅仅是医学上的突破，也将是一个巨大的商业机会。美国每年用在药物传送吸收方面的花费是３８０亿到４００亿美元。美国药物递送公司（Ｄｒｕｇｄｅｌ．ｃｏｍ）的创始人Ｍａｈｅｓｈ Ｃｈａｕｂａｌ估计，到２０１２年由计算机控制进行药物传送将造成一个５０亿美元的新兴市场。
   
    芯片上的“药井”
   
    Ｌａｎｇｅｒ是在十年前观看一档介绍芯片业巨人英特尔的电视节目时萌发采用芯片技术进行药物传送控制的念头的。但是，直到１９９３年当Ｊｏｈｎ Ｓａｎｔｉｎｉ作为一名暑期生进入麻省理工学院之后，这一想法才真正付诸实施。Ｊｏｈｎ Ｓａｎｔｉｎｉ完成了他的Ｐｈ．Ｄ学业后，就与Ｌａｎｇｅｒ在坎布里奇共同创办了从事计算机控制药物传送技术的ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ公司。到目前为止，该公司已经完成了两轮共计１７５０万美元的风险融资。
   
    ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ的产品是一个大型设备，大约有标准起搏器三分之二大小。该设备可以在进行理疗期间插入病人的腹部对药物吸收进行控制。在该设备里有一个硅芯片以及４００个小型的“药井”，有治疗作用的药物就保存在里面。每一个“药井”由超薄的金箔封口，它将阻止药物从芯片里渗漏出来。
   
    每当要释放一单元的药物时，控制芯片通过接收到的一个微小电压打开井口的“盖子”，一剂药物就从芯片中扩散到人体组织中去。ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ公司已经宣布它将和某家大型医疗机构在１８个月时间之内联合展开临床试验，最先有可能展开试验的是大分子的蛋白质、类固醇和荷尔蒙等药物。
   
    不再担心忘记服药
   
    一个由计算机控制的药物传送系统有着几方面的明显优势。第一，它能够提供精确控制的药物释放，解决掉药物剂量出现偏差的问题。因为它有一个功能强大的内置芯片，芯片内部预先烧制好的程序可以按照预定剂量精确的控制打开“井盖”的时间间隔。现在，它甚至可以通过一个看起来像使用的手持扫描器一样的装置通过无线连接进行控制。
   
    ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ生产的系统还可以解决另外一个复杂的问题：在综合药物治疗中，病人需要同时按照不同的剂量服用不同的药物。植入人体的ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ芯片就可以有步骤地、丝毫不差的控制这一过程顺利进行，避免了经常出现的差错。
   
    最终，这一技术是切实可行的，技术人员已经克服了所有的困难，将这一设备的使用付诸实践。在最前沿的基因疗法中，科学家们想尽办法促使人体自身多创造出蛋白质和荷尔蒙来治愈疾病，使用ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ芯片可以使人们不再担心出现意想不到的有害效应。
   
    反对者：应用范围有限
   
    “应该说这并不是什么全新的发现，”Ｓａｎｔｉｎｉ说：“如果必须发明好几个新鲜玩意儿，才能组合起来形成一个新产品就太困难了。我们所作的是在强心剂、无线网络和微芯片技术领域已有的成熟技术基础上，把它们组合起来发挥新的功用。”
   
    尽管如此，ＭｉｃｒｏＣＨＩＰＳ芯片技术还是遭到了药物传送领域一些保守的专家们的反对。在麻省Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ药物研制中心工作的Ｔｒａｃｙ ｄｅ Ｇｒｅｇｏｒｉｏ就认为，用计算机控制药物传送的技术的应用范围相当有限。她认为病人和患者决不会仅仅为了避免针管注射就轻易采用这种昂贵的、大动干戈的治疗过程，即使是对只有通过这种过程才会有效吸收的蛋白质类大分子药物也是如此。
   
    “绝大多数的患者仍会选择口服药物进行治疗，”她说：“这才是研究基金应该投向的方向。使用硅芯片控制吸收只有在比重很小的蛋白质和生物药物使用时才是最好的选择。”
   
    典型应用：人造胰腺
   
    尽管如此，药物传送的芯片控制技术至少在一个领域被证明是不可或缺的最好选择，并且已被投入应用，这就是治疗糖尿病时的胰岛素供给。现在美国市场每年在葡萄糖监控设备上的消费额是３５亿美元。加州的一家称为ＭｉｎｉＭｅｄ的公司已经在其生产的一种“人造胰腺”设备中使用了基于芯片控制药物释放技术的葡萄糖传感器和胰岛素泵。
   
    葡萄糖传感器被植入心脏主静脉的超级腔静脉中，在那里，传感器通过记录所产生的心电频率来测知血糖浓度。接着，被植入的胰岛素泵所包含的微芯片运行嵌入式的软件，推算出当前病人所需的胰岛素的剂量，指导胰岛素泵将相应剂量的胰岛素压入血液中。
   
    美国现在大概已有１６万名糖尿病患者开始使用胰岛素泵和血糖传感器。ＭｉｎｉＭｅｄ公司的总裁Ｄｅａｎｎｅ ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ认为，芯片潜入人体辅助胰岛素释放的技术将会进一步拓宽这一市场，因为像上文所描述的那样一个“人造胰腺”将能够大大改善糖尿病人的生活。
   
    显而易见的技术革新
   
    尽管已经进行了很多的试验，要想随时判断出血糖水平是否在变化、变化有多快、在向何方向变化都还是很困难的问题，即使是“人造胰腺”所具有的灵敏传感器也还不能实时作出准确判断。但随着计算机技术的发展，具有复杂计算功能的嵌入式软件最终将解决这些问题，使得“人造胰腺”的工作更自然，不必过多的人工干预。
   
    欧洲大概有３００多名病人现在正在监控之下接受植入式的胰岛素泵对糖尿病进行治疗。６月１５日，在法国蒙彼利埃市Ｌａｐｅｙｒｏｎｉｅ医院举行的研讨会上，Ｅｒｉｃ Ｒｅｎａｒｄ医生出示的检测结果显示，在两天的试验期间，病人的胰岛素水平在无人工干预的情况下保持了很好的水平，由芯片进行控制的胰岛素泵工作的相当出色。
   
    回顾发展历程，利用芯片技术将药物变“聪明”的想法似乎是自然而然产生的。实际上，在过去的２０年里，高级微芯片技术已经在各个领域中展开应用，不仅仅是在医学领域。如果像Ｌａｎｇｅｒ和Ｓａｎｔｉｎｉ这样的学者们的方法行得通，对常规药剂的传送控制很快就将成为芯片计算技术领域的新任务。
   
    摘自：中国高新技术产业导报