MIT开发“自组装”薄膜 有望通过阻止葡萄糖的吸收来治疗糖尿病

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MIT开发“自组装”薄膜 有望通过阻止葡萄糖的吸收来治疗糖尿病

对于糖尿病患者来说,保持血液中健康的葡萄糖水平是一项关键但艰巨的任务,涉及定期注射胰岛素和血糖监测,以确保一切都在控制之中。麻省理工学院(MIT)科学家开发的一种新的合成薄膜可能成为帮助管理疾病的有力工具,它能够在肠道中“自我组装”,阻止葡萄糖的吸收,并在此后安全地溶解。而它的潜力可能不会就此结束。

这种薄膜是由麻省理工学院的一组工程师开发的,他们从蚌类的粘性能力中寻找灵感,由于它们分泌的一种粘性物质,蚌类能够在物体上形成坚如磐石的附着力。这种物质的一个关键成分是多巴胺,这是一种由多巴胺单体组成的聚合物,与人类大脑中的神经递质相同。

围绕着这些聚合物是如何形成的细节进行研究,研究小组发现,一种名为催化酶的酶发挥了重要作用,使单个分子能够组装成链。方便的是,在我们的消化道中也可以找到催化酶,它的高浓度位于小肠的上部。

于是,团队开始着手设计一种可以作为液体食用的材料,并代替药物胶囊使用,通过形成肠道内壁来促进或拒绝药物、营养物质和分子的吸收。“儿童往往不能服用胶囊和片剂等固体剂型,”该研究的资深作者Giovanni Traverso说。“我们开始考虑是否可以开发液体制剂,形成合成的上皮内膜,然后用于药物输送,使患者更容易接受药物。”

研究人员发现,如果将多巴胺与液体溶液中的少量过氧化氢结合,小肠中的过氧化氢酶就会产生氧气和水作为回应。而氧气又会使多巴胺分子结合在一起,形成PDA聚合物薄膜,在几分钟内就会覆盖在小肠上。

“这些聚合物具有粘附性,这意味着聚合后,聚合物可以非常牢固地附着在肠壁上,”该研究的主要作者李俊伟说。“通过这种方式,我们可以在原有的肠道表面生成合成的、类似上皮的涂层。”

这一过程在猪身上进行了演示,一旦研究小组确定了自组装薄膜是如何形成的,他们就开始研究它的不同使用方式。通过将微小的交联剂嵌入聚合物中,他们发现可以使其无法渗透到葡萄糖中,这是一种非常有前景的能力,有朝一日可以为糖尿病患者提供一种全新的方法来控制病情或帮助治疗其他代谢疾病,如肥胖症。

研究人员还试验了自组装聚合物薄膜的其他添加剂。他们发现,通过附加乳糖酶,该薄膜可以将乳糖的消化率提高20倍左右。他们还发现,通过整合一种名为praziquantel的药物来治疗热带疾病血吸虫病,药物可以在一天的时间内逐渐释放,比起目前患者每天需要服用三剂的情况有明显改善。

“这三种应用相当不同,但它们提供了一种感觉,即用这种方法可以做的事情的广度,”Traverso说。

重要的是,该团队还表明,在被不断更换肠道内膜的自然过程处置之前,涂层只能持续约24小时。处置完薄膜后,对营养物质吸收的测试显示,那些接受薄膜的动物和对照组之间没有区别。

从这里开始,研究小组将继续研究该技术的安全性,但注意到对老鼠的一些初步研究已经显示出这方面的一些可喜迹象。

该研究发表在《科学转化医学》杂志上。

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