在体内放置可释放胰岛素的植入物可能是治疗糖尿病的替代方案，无需注射，也无需插入导管。但是当装置被植入后，免疫系统的异物反应被触发，植入物会受到免疫系统的攻击，周围会形成瘢痕组织，从而阻碍胰岛素或其他药物的释放。

早在2019年，来自麻省理工学院和爱尔兰的研究团队在Science Robotics杂志上发表了一项研究，描述了使用驱动式软体机器人如何修改人体对植入式医疗设备的反应。现在，该团队的研究进一步表明，同样的方法可能将改善糖尿病患者和其他患者的药物输送。

该团队制造了一个由聚氨酯制成的双腔装置，聚氨酯是一种常用于医疗设备的塑料，具有与组织周围细胞外基质类似的弹性。其中一个腔室用来容纳药物，另一个柔软腔室作为可充气的驱动器。该药物输送系统包括一个致动器，通过使用外部控制器，研究人员可以刺激致动器按照特定的时间表进行充气和放气。在这项研究中，他们每12小时执行一次持续5分钟的反复充气和放气。

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这是一种意在克服异物反应的技术。他们在小鼠实验中发现，这种驱动式植入物能持续有效地释放胰岛素，比经典药物递送植入物的性能要好得多。研究人员计划观察这种植入物是否能用来输送胰岛细胞，发挥“生物人工胰腺”作用。

Ellen Roche是麻省理工学院机械工程副教授，也是医学工程与科学学院成员，他表示：“我们正在利用这种类型的设备来延长可输送胰岛素等药物的植入式装置的寿命和功效，我们认为这个装置可以扩展到其他方面。”

根据研究人员的介绍，这种驱动式装置能驱赶中性粒细胞，而这种细胞会启动导致疤痕组织形成的过程。当研究人员将这些设备植入老鼠体内时，他们发现设备周围需要更长时间才会形成疤痕组织。而且最终形成的疤痕组织的结构不同寻常。与静态设备周围缠绕的胶原纤维不同，驱动设备周围的胶原纤维排列得更整齐，研究人员认为这可能有助于药物分子顺利通过该组织。

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为了展示该装置的潜在用途，研究小组展示了它可以被用来在老鼠体内输送胰岛素。该装置的设计使胰岛素可以通过药物储藏腔室上的小孔缓慢渗出，或在致动器的控制下以较大的爆发力释放出来。

研究人员通过测量小鼠血糖水平的后续变化来评估胰岛素释放的有效性。他们发现，在持续八周的研究中，使用驱动式植入装置的小鼠体内可以保持有效的胰岛素输送。相比而言，在未接受刺激的小鼠中，仅两周后，胰岛素的输送效率就开始下降，八周后，几乎没有胰岛素能够通过纤维包膜。

该研究团队也制作了一个适用于人体尺寸的装置，大小为120mm * 80mm，且可以成功地植入腹部。据麻省理工学院的报道，对于其他可能的应用，研究人员计划是否可将该设备用于输送胰岛细胞，作为人工胰腺来帮助治疗糖尿病患者。

下一步:探索人工胰腺和其他应用

该团队与华盛顿大学医学院医学和生物医学工程副教授Jeffrey Millman合作，计划将该设备改造成能感知葡萄糖水平并在葡萄糖过高时输送胰岛素的干细胞衍生胰腺细胞。研究人员说，这种可植入装置可以消除患者需要不断测量血糖水平和注射胰岛素。 

研究人员还探索了这种设备在糖尿病领域之外的潜在应用，例如为治疗卵巢癌提供免疫疗法，为心脏病发作的患者提供药物以防止心力衰竭。 

Ellen Roche表示：“可以想象，我们能够将这项技术应用于任何受到异物反应或纤维增生阻碍的领域并发挥长期作用，任何一种类型的植入式药物输送装置都可能从中受益。”

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随着物质生活水平的提高和环境的恶化，糖尿病日益成为严重危害人类健康的高发疾病。2017年全球患病人数约为4.25亿，预计到2045年将达到6.29亿。我国是全球糖尿病人数最多的国家，2017年糖尿病人数为1.14亿，预计到2045年将达到 1.5亿左右。

目前医学界暂时还没有根治糖尿病的方法，胰岛素无疑是最佳治疗技术。因此糖尿病患者每天都需要注射胰岛素，从而实现控制血糖。胰岛素注射已经从注射针、胰岛素注射笔，过渡到“人工胰腺”胰岛素泵。人工胰腺（artificial pancreas）则被广泛地认为是治疗和管理糖尿病最有前途的方法之一。

人工胰腺的概念及相关研究始于1970 年左右，如1977年问世的设备Biostator。人工胰腺是指采用电子机械的方法来替代胰腺内分泌的功能，从而将血糖控制在生理范围内的装置。鉴于胰岛是胰腺内分泌部分，因此这种人工脏器的命名应该使用人工胰岛更为确切，但目前国际上仍普遍沿用“人工胰腺”这样的传统名称。

人工胰腺主要由3个部分组成，分别是可以实时监测血糖水平的动态血糖监测系统（CGMS），能够处理和计算CGMS传入的血糖数据，实时调整胰岛素输注速率的“控制算法”，以及持续皮下胰岛素输注（CSII）。

人工胰腺（闭环式胰岛素泵）工作流程图

现在，新型的胰岛素泵通过整合了CGM技术，可以自动根据即时血糖计算出即刻的胰岛素输注剂量，并给予持续皮下输注，从而实现闭环的血糖管理。但无论是注射针（注射笔）还是胰岛素泵，对于生活来说依旧不太方便。同时这些传统技术依旧无法实现糖尿病根本性治疗，并且对糖尿病并发症的控制力也不足。

由于无特别有效治愈手段，糖尿病患者和国家不得不承受每年巨额费用支持。因此科学家一直希望开发一种可植入的“人工胰腺”，可以根据患者血糖情况制造并控制胰岛素释放量。很可惜由于人体对于异物排斥，很快就会在“人工胰腺”周围形成一层厚厚的疤痕组织，阻止胰岛素释放，使得患者不得不进行手术取出“人工胰腺”。人体排斥反应阻止可植入胰岛素泵美好想法变成现实。

无论现状如何，人工胰腺的问世与发展，其安全、灵活、简便的使用特点，确实为糖尿病患的治疗添加了浓墨重彩的一笔。希望在不久的将来，通过不断的技术革新和临床实践，人工胰腺能够实现完全的胰腺模拟功能，为糖尿病患者带来福音。