糖尿病治疗新方法:一种释放胰高血糖素的凝胶

【字体: 时间:2021年07月22日 来源:University of Notre Dame

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  一位化学和生物分子工程师正在重新思考胰高血糖素作为一种预防措施的传统应急使用方法。

  

美国圣母大学化学和生物分子工程副教授马修·韦伯说:“父母可以在孩子上床睡觉前检查他们的血糖水平,一切看起来都很正常,但在凌晨2点左右,他们的血糖处于危险的低水平——接近昏迷水平。”

韦伯曾听糖尿病儿童的父母描述过对这种情况的恐惧——一个晚上醒来几次检查血糖水平,紧急情况下的恐慌,并在半夜把孩子送到医院。

在严重的情况下,注射胰高血糖素可以稳定血糖水平,让父母有足够的时间让他们的孩子得到医疗照顾。但在一项发表在《美国化学学会杂志》上的新研究中,韦伯正在重新思考胰高血糖素作为一种应急反应的传统使用,将其作为一种预防措施。

在这项研究中,韦伯和他的团队展示了他们是如何成功地开发出一种水凝胶,这种水凝胶在葡萄糖存在的情况下保持完整,但随着水平的下降,水凝胶会慢慢地不稳定,向系统释放胰高血糖素,提高葡萄糖水平。

Webber说:“在葡萄糖反应材料领域,焦点通常是管理胰岛素的传递来控制血糖的峰值。”“控制血糖有两个要素。你既不希望血糖过高也不希望血糖过低。我们基本上设计了一个控制循环,使用水凝胶,当葡萄糖水平下降时,它会分解,并在需要时释放胰高血糖素。”

这种凝胶是以水为基础的三维结构。韦伯将其描述为一种网状结构,就像一堆撒着胰高血糖素的意大利面。根据这项研究,在动物模型中,当葡萄糖水平下降时,凝胶就会溶解,最终分解并释放出胰高血糖素。

韦伯解释说,在未来的理想应用中,凝胶应该在每晚睡前使用。“如果在之后发生低血糖发作,三到五个小时后,孩子正在睡觉,那么该技术将随时准备部署治疗,纠正葡萄糖失衡,防止严重的发作。”

韦伯强调,这项研究还处于非常早期的阶段,1型糖尿病患者的父母和个人不应该期望在短期内看到这种治疗方法。

他说:“最大的挑战之一是将水凝胶设计成在葡萄糖存在时足够稳定,在没有葡萄糖时也足够敏感。”另一个挑战是防止胰高血糖素从水凝胶的网状结构中泄漏出来。虽然团队最终取得了成功,但韦伯说他希望通过进一步的研究来提高稳定性和反应性。


Journal Reference:

  1. Sihan Yu, Sijie Xian, Zhou Ye, Irawan Pramudya, Matthew J. Webber. Glucose-Fueled Peptide Assembly: Glucagon Delivery via Enzymatic Actuation. Journal of the American Chemical Society, 2021; DOI: 10.1021/jacs.1c04570

     

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