FDA新兴技术丨胰岛素贴片：一天贴一次，全球4亿糖尿病患者的福音
NanoLabs
2020-02-25
糖尿病——一种经常导致严重继发并发症的慢性疾病，影响全球超过4.25亿人。胰岛素治疗在1型糖尿病患者的生活中是必需的，并且通常用于胰岛β细胞功能减退的2型糖尿病患者。日常注射通常遇到很多痛苦，包括频繁监测血糖水平和每天多次皮下注射或输液。这种方法更是繁重且复杂，并且常常由于控制不当和由于错误计算的剂量而导致危及生命的低血糖。为了解决这全球性问题，早在2015年，顾臻教授研究团队开创性地开发出第一代智能控制血糖的微针贴片，并在此之后不断开拓关于智能胰岛素释放的研究。以期望可以实现根据患者体内的血糖变化进行自动调节血糖水平，从而降低低血糖的风险。然而，一些挑战性的问题仍然存在，葡萄糖响应释放胰岛素制剂或装置需要结合以下几个特点：（1）体内快速的葡萄糖反应行为，与胰腺β细胞的药代动力学相似；有鉴于此，UCLA顾臻教授团队于近日开发出新一代的经皮智能胰岛素贴片——“智能胰岛素贴片2.0”。该胰岛素贴片只有硬币大小（5 cm2），易于工业生产制造，可实现临床相关剂量的和快速葡萄糖依赖性的胰岛素释放，调节葡萄糖释放时间可超过20h。在这种葡萄糖反应微针（GR-MN）贴片中，整个微针聚合物基质是以苯硼酸（PBA）作为葡萄糖响应成分。重要的是，研究人员将胰岛素、单体和交联剂（EGDMA）的混合物通过非常方便的原位光聚合方法形成聚合基质，以获得足够的胰岛素载量供临床使用。PBA能与葡萄糖可逆地相互作用生成环硼酸酯。即：当暴露在高血糖条件下时，聚合物基质中的负电荷增加，并导致微针溶胀，然后将胰岛素快速扩散到皮肤组织中。而在正常血糖条件下，基质不再溶胀和静电相互作用的恢复，可减缓胰岛素释放速率，降低了低血糖的风险。与以前的胰岛素微针制剂不同，GR-MN贴片可高剂量负载胰岛素，使该系统能够达到临床目标剂量，且贴片中装载的胰岛素的生物活性可以在室温下保持8周以上。由于GR-MN贴剂的交联聚合物基质不可降解，因此可以在治疗后将其从皮肤上完全去除。与可溶解的微针不同，后者可能引起与异物对沉积的针尖材料的反应有关的安全问题，精心设计的GR-MN贴片显示出与皮肤组织的良好生物相容性。小鼠和小型猪体内实验（仅有少量报道使用大型动物进行相关实验）表明，GR-MN贴片可在目标范围内调节葡萄糖水平，另外，还可以使用不同大小的贴片来调节胰岛素剂量，以改变每个人对葡萄糖激发的反应能力，以实现临床个性化治疗。葡萄糖响应制剂与基于微针的经皮胰岛素技术的结合，为改善葡萄糖水平的调节提供了广阔的前景。另外，在这项研究中开发的GR-MN贴片还为其他药物（如胰岛素类似物，类胰高血糖素肽1受体激动剂和胰高血糖素）的刺激响应性经皮递送系统的开发提供了技术。据了解，该技术已被FDA的新兴技术计划接受，且研究人员正在为人类临床试验申请FDA批准，预计可以在几年内开始实施。Yu,J., Wang, J., Zhang, Y. et al. Glucose-responsive insulin patch for theregulation of blood glucose in mice and minipigs. Nat Biomed Eng (2020).https://doi.org/10.1038/s41551-019-0508-y
