可穿戴式超声贴片通过低强度脉冲超声(LIPUS)调控2型糖尿病db/db小鼠血糖水平

针对2型糖尿病(T2DM)患者长期用药依从性差的问题，研究人员开发了频率986 kHz的可穿戴超声贴片及驱动装置，通过低强度脉冲超声(LIPUS)靶向db/db小鼠肝-胰腺区域（参数：ISATA 86.81 mW/cm2，30%占空比）。8周干预后显著延长血糖恢复时间、改善糖耐量并降低胰岛素抵抗，为T2DM非侵入性治疗提供新策略。

　　

研究背景与意义
2型糖尿病(T2DM)全球患者预计2045年达7.83亿，现有治疗依赖药物和饮食控制，但患者依从性差。虽然干细胞疗法等新方法显现潜力，其高昂成本和供体限制阻碍临床应用。超声波作为一种非侵入性物理治疗手段，通过声波生物效应调节生理功能，其中低强度脉冲超声(LIPUS)在血糖调控中展现出独特优势。然而传统超声设备体积庞大、需专业场所操作，且刚性探头存在声耦合不全问题，导致能量传递效率低下。如何开发便携、精准的超声治疗设备成为代谢疾病治疗领域的关键挑战。

重庆医科大学等机构的研究团队在《Ultrasonics》发表论文，提出了一种可穿戴超声贴片系统，通过靶向肝-胰腺区域实现db/db小鼠血糖长效调控。该研究首次将柔性电子技术与LIPUS相结合，为糖尿病管理提供了突破性的无创解决方案。

关键技术方法
研究团队通过COMSOL Multiphysics模拟声波传播（频率986 kHz），设计1-3复合压电材料的柔性贴片（30×30 mm），集成可拉伸Cu/PI电极与Ecoflex基底。选用8周龄db/db小鼠，以肝-胰腺为靶区（深度2-20 mm），每日10分钟LIPUS干预（I_SATA 86.81 mW/cm²，2 kHz脉冲重复频率）。通过OGTT（口服糖耐量试验）、HOMA-IR（胰岛素抵抗指数）及组织学分析评估效果。

研究结果

1. 有限元分析
   通过三维波动方程模拟声压分布，验证986 kHz频率在15 mm深度处声压最优（较对比组高37.5%），确保能量精准递送至靶器官。

2. 可穿戴超声贴片声学性能
   柔性贴片在30%占空比下实现稳定声输出，经水听器检测声强误差<5%，优于传统刚性探头（p<0.01）。

3. 血糖调控效果
   干预8周后：

• 血糖恢复基线时间延长2.3倍（p<0.001）
• OGTT曲线下面积减少28.7%
• HOMA-IR指数下降41.2%
• 体重降低12.5%

1. 生物安全性
   血清生化与H&E染色显示：肝脏形态完整，无炎性浸润；肾脏/心脏功能指标均在正常范围。

结论与展望
该研究证实986 kHz LIPUS通过改善胰岛素敏感性和糖代谢，实现db/db小鼠血糖稳态调控。柔性贴片设计突破传统设备局限，其轻薄特性（厚度<3 mm）支持长期佩戴。未来可结合闭环控制系统开发智能血糖调节装置，推动超声代谢治疗从实验室向临床转化。

创新点提示

1. 首创将1-3复合压电材料用于糖尿病治疗
2. 明确肝-胰腺联合靶向优于单一器官刺激
3. 建立LIPUS参数（86.81 mW/cm²）与代谢改善的量化关系

（注：所有数据与结论均源自原文，Yuxin Yang与Zhongzhi Jin为共同第一作者，Faqi Li为通讯作者）