高端智能设备如何改善糖尿病患者的生存质量？

　　2016年03月26日讯 糖尿病分为1型和2型糖尿病，2型糖尿病占到了糖尿病患者群体的90%以上，有研究者表示，截至2035年全球将有5.92亿糖尿病患者。目前我国已成为全球糖尿病患者人数最多的国家。据最新数据显示，中国糖尿病患者人数已达1.14亿，约占全球糖尿病人总数的三分之一；如今全球范围内有4亿人罹患有糖尿病，预计这一数据还会快速增加。

　　尽管糖尿病被贴上"生活方式病"的标签，但糖尿病其实具有强烈的遗传基础。近日刊登于Nature Genetics杂志上的一项研究中，来自鲁汶大学的研究团队发现，β细胞中的一个常见基因缺陷可能是引发这两种糖尿病的原因。

　　近年来，科学家们通过不断研究开发出了众多智能化的设备来改善糖尿病患者的治疗或者患者的生活质量，本文中小编就对这些研究进行了一个小盘点，供大学学习。

　　【1】Nat Nanotechnol：开发出可穿戴石墨烯设备监控和抵抗糖尿病

　　在一项新的研究中，来自韩国基础科学研究所（IBS）纳米颗粒研究中心的研究人员制造出一种基于石墨烯的糖尿病补片（diabetes patch），它通过使用人汗液而允许准确地监控糖尿病和反馈治疗结果。研究人员通过将电化学活性的柔软功能性材料整合在掺金石墨烯（gold-doped graphene）和蛇形金丝网（serpentine-shape gold mesh）的混杂物上而改善这种生物医学设备的检测能力。正如基于酶的葡萄糖传感器受到pH值和温度的影响，这种补片设备的pH值和温度监控功能能够系统性地校正汗液葡萄糖测量值。相关研究结果于2016年3月21日在线发表在Nature Nanotechnology期刊上，论文标题为“A graphene-based electrochemical device with thermoresponsive microneedles for diabetes monitoring and therapy”。

　　胰岛素是在胰腺中产生的，调节葡萄糖的使用，从而维持血糖水平平衡。糖尿病导致血糖水平不平衡：不充足的胰岛素数量导致较高的血糖水平，即高血糖症。2型糖尿病是最为常见的糖尿病，而且已知没有治愈方法。它影响大约300万韩国人，而且这一数字因膳食模式和老龄化社会仍在不断增加。当前用来治疗糖尿病的方法是让人痛苦的、不便利的和昂贵的；定期地访问医生，而且需要家庭测试仪器记录血糖水平。病人也不得不接受不愉快的胰岛素注射来调节血糖水平。因此，病人迫切需要利用多功能的可穿戴设备对重要的糖尿病标志物进行非侵入式地、无疼痛地和无压力地监控。IBS开发的这种设备有助解决这一问题，因而降低漫长而又昂贵地访问医生和药店的次数。

　　【2】糖尿病患者好消息：便利贴膏解决注射胰岛素烦恼

　　几十年来，但科学家们为了找到代替注射胰岛素的治疗糖尿病的方法头疼不已。其中一个主要的目标是找到移植健康Beta-细胞（即糖尿病患者体内出现障碍的，原本负责产生胰岛素的细胞）的方法。但免疫排斥移植以来是最严重的问题。

　　如今科学家们找到了一种更加简单的方法：他们创造了一种人工合成的贴膏。这种贴膏能够透过皮肤向患者体内输送胰岛素。因此不再需要使用注射等方式。

　　这一新型产品还没有在人类水平接受试验，但通过小鼠试验已经证明该贴膏至少10小时以内能够维持小鼠的血糖水平。

　　在此之前，同一研究组发布了一款相似的胰岛素贴膏，而这一新研发出的是在此之上的升级版本。这款升级版的贴膏中含有有活性的beta细胞，这意味着它能够更长时间保持患者血糖水平。

　　【3】What？智能袜子和手机有助预防糖尿病截肢

　　糖尿病神经病变（diabetic neuropathy）是一种与糖尿病患者足溃疡产生相关联的神经损伤，其症状为脚部结构变形、承压过大和较差的血液供应。在全球，它影响着1.3亿多人。它也是截肢的主要原因，每年需要花费美国社会100多亿美元。

　　糖尿病患者需要进行定期检查以便监控增加的脚部承压和足溃疡形成，因为这种溃疡形成最终会导致截肢。然而，溃疡只能在产生后才能被检测到，这就意味着病人需要时间来治愈，而这会显著增加医疗成本。

　　由以色列耶路撒冷希伯来大学及其附属的哈达莎医学中心创建的生物设计：医学创新计划（BioDesign： Medical Innovation program）首席工程师Danny Bavli及其团队（以下称BioDesign团队）着手解决这个问题。

　　【4】胶囊化胰岛细胞——治糖尿病再也不用打针啦！

　　对于患有1型糖尿病的病人来说，他们的免疫系统会攻击胰腺，最终导致病人失去血糖调节能力。这些病人必须经常关注他们的血糖水平，有时一天需要进行几次测量，通过注射胰岛素将血糖控制在健康范围。但是目前很难做到精准的血糖调控，糖尿病病人需要面临长期治疗的难题。

　　许多科学家认为用健康胰岛细胞替换病人胰腺内被损伤的胰岛细胞是一种更好的治疗方法，健康胰岛细胞可以对血糖进行合理调节并释放胰岛素。这种方法已经用于一些病人，但是目前存在的主要问题在于病人的免疫系统会继续攻击移植细胞，因此病人需要长期服用免疫抑制药物。

　　最近，来自美国MIT波士顿儿童医院以及其他研究单位的研究人员提出了一种新的胰岛细胞移植方法。他们设计了一种新型材料能够在进行胰岛细胞移植之前将细胞包裹起来，研究人员在小鼠模型上进行了实验检测，结果表明这些胶囊化的人类细胞能够治疗糖尿病，并且效果长达六个月，同时不会引起机体产生免疫应答。

　　【5】IBM将开发虚拟医生 用人工智能治疗糖尿病

　　12月11日下午消息，生物制药公司诺和诺德将与IBM旗下沃森健康（Watson Health）合作为糖尿病人开发“虚拟医生”，为患者提供胰岛素用量等治疗建议。

　　这家丹麦糖尿病治疗机构希望使用IBM的沃森超级计算机平台分析糖尿病患者的健康数据，并帮助其治疗疾病。

　　诺和诺德执行副总裁雅各布·瑞思（Jakob Riis）表示，持续性的血糖监控数据将上传到互联网，然后进行分析，并借此做出治疗决策。

　　他表示，将有越来越多的数据集成到这类工具中，包括食品摄入、锻炼信息以及胰岛素注射的时间和用量数据。

　　瑞思认为，有很多常规问题都可以利用人工智能来解决，比如胰岛素注射量，以及饮食、锻炼和注射胰岛素之间的相互影响。

　　【6】日本开发出基于远红外光的无创血糖测量技术

　　日本东北大学生物医学工程研究生院Yuji Matsuura教授领导的一个研究团队开发出利用远红外光测量血糖的方法。这种方法是无害的，也是非侵入式的。

　　糖尿病病人传统上需要使用一种常规的检测仪器测量从指尖中采取的血液，从而监控他们每天的血糖水平。这种让人不适的疼痛感和感染风险有时可能是巨大压力和担忧产生的源头。

　　为了解决这一问题，其他的研究人员已提出和开发出利用近红外光测量血液中葡萄糖浓度的非侵入式方法。这种方法工作的前体条件为一些特定波长的近红外光被血液中的葡萄糖选择性地吸收。

　　【7】胞外囊泡--糖尿病终结者

　　糖尿病目前是我国常见的疾病之一，患者一般很难治愈，这大大降低了患者的生活质量，同时糖尿病的并发症也在很大程度的威胁着病人的生命。随着我国经济的发展和国民收入的提高，人们的饮食习惯也发生了极大的变化，高脂高糖的饮食在日常饮食中占比变高，这使得我国的糖尿病发病逐渐递增，大有失控之势。对糖尿病的治疗方法开发是一个非常值得探索的方向。

　　无论在一型糖尿病还是二型糖尿病中，胰岛素的相对缺乏都是一个致病因素，因此两型糖尿病人发展到后期都需要体外注射胰岛素来维持自身血糖稳定，这在一定程度上影响到糖尿病人的生活质量。注射需要固定时间、固定剂量注射，操作相对繁琐，替代方案亟待发展。目前有研究表明通过MSC等细胞诱导可产生分泌胰岛素的胰岛β细胞，但是用于治疗存在潜在成瘤性的问题，风险很高。近年来，有研究表明胞外囊泡可以对干性细胞定向分化起到一定的作用，因此使用胞外囊泡诱导特定细胞分化成胰岛β细胞就成为一个相对低风险的方案。

　　【8】J Mol Med：新型血液检测手段提前诊断1型糖尿病

　　近日，发表于国际杂志Journal of Molecular Medicine上的一项研究报告中，来自伦敦帝国理工学院的研究人员通过研究，首次在患早期1型糖尿病患者的机体血液中发现了一种循环的特殊小分子，同时研究者还开发出了一种新型的简单血液检测手段，该技术可以在患者症状并未发生之前就可以对患者机体中的生物标志物进行检测。

　　研究者Mathieu Latreille说道，如果我们可以鉴别并且早日治疗患者，那么我们或许就可以帮助其避免二次并发症的发生，最终或将有效改善患者的健康；当前医生们对1型糖尿病的诊断依赖于患者所出现的症状，即口渴、体重减轻、视力模糊等，但当机体免疫系统错误地将胰腺细胞视为病原体进行攻击时，患者机体的损伤实际上早已经开始了，机体免疫系统会攻击并且破坏胰岛细胞，引发胰腺失去产生胰岛素的能力，从而使得血糖失去控制。

　　【9】IECR：“人工胰腺”帮助糖尿病人控制血糖

　　最新一项研究表明，1型糖尿病患者需要每天注射胰岛素并持续监测血糖水平。科学家们报告在《ACS》杂志上的植入式“人工胰腺”可以不断地测量一个人的血糖、或葡萄糖水平，并且可根据需要自动释放胰岛素。

　　现在的1型糖尿病以前被称为青少年糖尿病，该病影响了约125万美国人的生活。他们其中大约有20万人在20岁以下。当一个人自身免疫系统破坏生产胰岛素的胰腺细胞时，那么将血糖转化为能量的荷尔蒙激素会上升。为了弥补损失的胰岛素，患者必须每天注射胰岛素。目前的治疗方法包括每天多次注射胰岛素或使用胰岛素泵疗法，需要病人积极追踪体内葡萄糖含量并计算所需的胰岛素剂量。胰岛素剂量被需要时与药物开始生效时之间有一段时间差。Francis J. Doyle III 和他的同事们正在寻找一种方法可以自动监测和输入胰岛素，无需手动注射胰岛素。

　　【10】PNAS：好消息！糖尿病不用打针了

　　全世界有超过3.87亿的糖尿病患者，到2035年 预计糖尿病患者会高达5.92亿。一型和二型糖尿病患者尝试了各种方法，尽力将他们的血糖水平保持在可控范围，他们定期手指采血或者是反复地注射胰岛素，这个过程是痛苦的，而且是不精确的。此外，如果注射错误剂量的胰岛素会导致严重的并发症，例如，失明、截肢、甚至是糖尿病昏迷和死亡。

　　幸运的是，这种痛苦的胰岛素注射可能成为胰岛素患者的历史。近日，来自北卡罗莱娜大学的研究人员们发明了一种"智能胰岛素贴片"，这种智能贴片不仅可以检测到升高的血糖水平，而且，当需要的时候，贴片还可以向血流中分泌一定剂量的胰岛素。这项研究于近日发表在PNAS杂志上。

　　这个贴片是一个很薄的方形，不超过一美分钱大小，上面覆盖着超过100个微小的细针，每个针大约像睫毛大小。这些微针上装有胰岛素和葡萄糖感应酶，当血糖水平升高的时候，这些微针即可以释放胰岛素。