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，这个过程是痛苦且不精确的。而且，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、截肢更或者是昏迷到死亡。

幸运的是，这种靠打针才能控制血糖的方法可能即将成为历史。

近日，来自美国北卡罗来纳大学（UC）和北卡罗来纳州立大学（UC State）的研究人员发明了一种"智能胰岛素贴片"，这种智能贴片可以检测血糖水的增加，让众多糖尿病患者摆脱痛苦的胰岛素注射，并在需要的时候分泌适当剂量的胰岛素进入血液。

这种贴片是一种方形的薄片，不到一个硬币的大小，每一片都覆盖有一百多个微小的针，每根大约为一根睫毛的大小。这些"微针"填充着微小的胰岛素和葡萄糖传感酶存储单元，当血糖水平太高时，可快速释放它们的货物。

这项研究于本月22号发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences），这种新的、无痛的贴片，可使1型糖尿病模型小鼠的血糖降低长达九小时的时间。在将这种贴片用于人类患者之前，还需要更多的临床前试验和后续的人体临床试验，但是该方法仍然显示出巨大的潜力。

UNC/NC State生物医学工程系教授顾臻指出："我们设计了一种用于糖尿病的贴片，它们可快速起作用，易于使用，并且是由无毒、生物相容性的材料制成。整个系统可以个性化，可根据糖尿病患者的体重和胰岛素敏感性，因此，我们可以让智能贴片更聪明。"

UNC糖尿病护理中心主任John Buse表示说："注射错误剂量的药物，可能导致重大并发症，如失明和截肢，甚至更多灾难性的后果，如糖尿病性昏睡和死亡。"

研究人员一直试图通过制造某种直接连接血糖跟踪设备和胰岛素管理设备的"闭环系统"，来消除人为误差的可能性。然而，这些方法涉及到机械感应器和泵，具有针尖导管，其必须停留在皮肤下，每隔几天就要更换。

顾臻和他的同事，不是发明另外一个完全人工的系统，而是选择模拟人体的天然胰岛素生成器，称为β细胞。这些多功能的细胞可作为工厂和仓库，并在微小的囊状结构（称为囊泡）中生产和储存胰岛素。它们的行为也像警报信号中心，检测血糖水平升高，并发信号释放胰岛素到血液中。

顾臻实验室的博士研究生Jiching Yu称，他们用两种自然界很容易发现的材料，构建了人工囊泡，来执行这些相同的功能。第一种材料是透明质酸（或称HA），一种天然物质，是许多化妆品的成分。其次是二硝基咪唑（或称NI），是一种常用于诊断的有机化合物。研究人员把这两种材料连接，生成一种新的分子，一端是亲水性的，另一端是疏水性的。这些分子的混合物自组装成一个囊泡，就像水中凝聚的油滴，疏水端向内，亲水端向外。结果产生了数以百万计个气泡状结构，每个气泡比人类头发的宽度还要小100倍。研究人员往这些囊泡的每一个中，插入胰岛素和专门设计出来的用于检测葡萄糖的酶。

在实验室实验中，当血糖水平升高时，过多的葡萄糖会涌入人工气泡。然后，这些酶将葡萄糖转化为葡萄糖酸，一直都在消耗氧气。结果缺氧或"低氧"会使疏水的NI分子变成亲水性，从而导致囊泡迅速崩溃，并把胰岛素送入血液。

一旦研究人员设计出这些"智能胰岛素纳米粒"之后，他们就必须想出一个办法，将它们施用在糖尿病患者身上。他们不是依靠以前饱受批评的大针或导管方法，而是决定将这些糖敏感、胰岛素释放材料的球体，合并到一个微针阵列当中。

顾臻及其同事，使用相同的透明质酸（纳米颗粒的一种主要成分）制造了这些"微针"，只是以一种更坚硬的形式，这样小针才足够硬，能刺破皮肤。他们在一片薄的硅钢带上安排了一百多个微针，看起来就像一个小的、无痛版的钉床。当这个贴片被放置在皮肤上后，微针可穿透皮肤表面，通过下面的毛细血管进入血液。

研究人员在1型糖尿病小鼠模型中，测试了这种方法控制血糖水平的能力。他们给一组小鼠进行标准的胰岛素注射，并测定血糖水平，其下降到正常，但很快就回升到高血糖范围。相反，当研究人员用微针贴片处理另一组小鼠时，他们发现血糖水平在三十分钟以内被控制住，并维持好几个小时。

此外，研究人员发现，他们可以通过改变包含在每个微针的酶剂量，调节这个贴片，保持血液中的葡萄糖水平只能在一定范围内。他们还发现，这种贴片不会造成注射胰岛素一样的危害。当执行地太频繁时，胰岛素注射可能使血糖下降到危险的低水平。

Buse表示，今后这种贴片可以变得更加智能，例如，可以根据糖尿病患者的体重及对胰岛素的敏感度，设计出更为个性化治疗的智能贴片。然而，在这种智能贴片进入临床，给糖尿病患者使用之前，仍然需要进行更多的临床前期试验及人类临床实验。目前，这种治疗方法显示出了巨大的前景和希望。