新的药物输送系统可以将每天的糖尿病注射次数减少到每年仅三次

斯坦福大学的材料工程师开发了一种新型水凝胶药物输送系统，将每日或每周注射糖尿病和体重控制药物(如Ozempic、Mounjaro、Trulicity、Victoza等)改为每四个月注射一次。在11月21日发表在《CellReportsMedicine》上的一项新研究中，研究人员认为，这样的系统将极大地改善糖尿病和体重的管理，提高患者的药物依从性，并帮助2型糖尿病患者改善长期健康结果。

这些药物均通过模仿激素胰高血糖素样肽1(GLP-1)发挥作用。但是，尽管它们能够很好地帮助人们管理饮食和体重，但典型的每日或每周注射对许多患者来说是一种负担。

“依从性是2型糖尿病管理中最大的挑战之一，”斯坦福大学材料科学与工程副教授、新型水凝胶的首席研究员埃里克·阿佩尔(EricAppel)说，该水凝胶可以在数月内缓慢释放饮食控制药物。“每年只需要注射三针，就可以让糖尿病或肥胖症患者更容易坚持他们的药物治疗方案。”

全球有5亿人患有2型糖尿病，其中仅美国就有1.3亿人。据估计，美国每年的治疗费用高达4000亿美元以上。最近才推出的GLP-1药物被描述为“神奇药物”，副作用很少，可以通过帮助患者感到更饱、更少饥饿以及针对其他与奖励相关的饮食效应来深度控制能量摄入。

新型纳米复合水凝胶水

凝胶的秘密在于其核心纳米颗粒的独特物理特性。水凝胶并不新鲜——例如，现在许多人都佩戴由水凝胶制成的隐形眼镜——但这些隐形眼镜经过精心设计，可以抵抗撕裂并保持其形状。阿佩尔的水凝胶是用彼此弱结合的聚合物和纳米颗粒设计的，以便以凝胶形式结合在一起，但随着时间的推移缓慢消散。水凝胶由聚合物链和纳米颗粒组成的网状结构组成，纳米颗粒可以容纳药物分子，直到网状结构溶解，释放药物。

“我们的水凝胶会在几个月内融化，就像方糖溶解在水中一样，逐个分子，”阿佩尔解释道。“我经常提到网状物是通过一种分子尼龙搭扣固定在一起的，这种尼龙搭扣可以很好地粘在一起，但随后可以很容易地拉开。”

这种新型水凝胶在技术上被称为聚合物纳米粒子(PNP)水凝胶，具有“恰到好处”的流体状流动质量，可以使用现成的针头轻松注射，而且具有在环境中足够持久的凝胶状稳定性。身体能持续四个月的时间。GLP-1药物的分子被配制到水凝胶中，并且随着时间的推移，随着水凝胶慢慢融化，分子会逐渐释放出来。

医生将一小块凝胶(称为“储库”)注射到皮下方便的位置(例如腋下)。工程师的关键是设计水凝胶，使这个储库足够小，让患者感到舒适且不显眼，但又足够大且耐用，足以持续整整四个月。阿佩尔相信他的团队已经实现了这种控制。

“我们选择了四个月，以匹配人们实际与医生或内分泌科医生会面的节奏，以及为什么我们对发布期限如此具体，”阿佩尔说。

前景广阔

到目前为止，该团队已经在实验室老鼠身上测试了这种新的药物输送系统，并取得了巨大成功。阿佩尔指出，在大鼠中，与每日注射一种领先的商业药物相比，单次注射这种基于水凝胶的疗法可以改善血糖和体重的管理。

虽然这种特殊的水凝胶是专门为GLP-1为期四个月的检查方案而设计的，但Appel表示，该团队已成功地将释放时间范围调整为从几天到六个月以上的任何时间。他补充说，此类系统已与其他蛋白质、疫苗甚至治疗细胞一起使用，并且有证据表明GLP-1药物也可以降低心血管疾病的风险。

所有这些迹象都表明这种药物输送系统有可能应用于其他药物和其他病症。

“甚至在1型糖尿病儿童身上也取得了非常有希望的结果，”阿佩尔在谈到未来的前景时说道。

接下来将在猪身上进行测试，猪的皮肤和内分泌系统与人类最相似。如果这些试验按计划进行，阿佩尔可能会在一年半到两年内进行人体临床试验。

“至少，我们已经为长期释放基于GLP-1的抗糖尿病和抗肥胖治疗药物奠定了一条途径，这可能对2型糖尿病管理以及其他疾病的治疗产生有益的影响，”阿佩尔说。