南洋理工大学 NTU新加坡材料科学与工程学院和李光前医学院的科学家组成的跨学科团队已经开发出一种逐层的胰岛素纳米颗粒，有朝一日可能成为口服药物的基础，并成为糖尿病患者胰岛素注射的替代品
信用:NTU新加波 新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)的科学家已经开发出胰岛素纳米颗粒，有朝一日可能成为口服药物的基础，并成为糖尿病患者胰岛素注射的替代物
在一项临床前研究中，NTU新加坡团队给老鼠喂食含胰岛素的纳米颗粒，发现几分钟后老鼠血液中的胰岛素增加
胰岛素治疗通常是糖尿病治疗的重要组成部分，糖尿病是一种影响全球4.22亿人的代谢性疾病
到2050年，新加坡的糖尿病患者人数预计将增至100万，几乎占人口的五分之一
对患者而言，口服胰岛素优于胰岛素注射，因为它比注射胰岛素引起的疼痛更少，因此可以改善患者的依从性
但是口服剂量仍然是一个挑战
由于胰岛素是一种蛋白质，它在到达血液调节血糖之前就在胃肠道中被分解了
为了克服这一挑战，由NTU材料科学与工程学院和李江川医学院(LKC医学院)的科学家组成的跨学科团队设计了一种纳米粒子，其核心是胰岛素，然后用胰岛素和壳聚糖(一种天然糖)的交替层进行包覆
通过控制纳米粒子的层数来实现定量给料
通过使用细胞培养物和大鼠模型的实验室实验，由NTU首席研究员Dr
黄莺莺、优素福·阿里副教授和前NTU大学苏布·文卡特拉曼教授证明，这种层层包覆的纳米颗粒在通过胃进入小肠时是稳定的，胰岛素依赖性极低，并且能够通过肠壁进入血液
医生
该研究的合著者、NTU材料科学与工程学院的黄莺莺说:“开发口服胰岛素产品的努力收效甚微，因为这些产品要么存在安全风险，要么由于药物只含有少量胰岛素而需要频繁给药
我们在NTU开发的胰岛素纳米颗粒在大鼠身上的试验表明，它可以携带足够多的胰岛素达到预期的治疗效果，同时又足够小，可以通过肠壁进入血液
这表明其在人类口服胰岛素给药中的潜在应用
我们认为，同样的概念也适用于其他通常需要注射的蛋白质药物
" 该研究的合著者、NTU医学院的优素福·阿里副教授说:“现在，胰岛素是通过一根细针在皮下注射的，每天多次，具体取决于配方。”
除了疼痛和不便之外，这些刺戳还伴随着患者意识不到他们的低血糖水平的风险，这可能发展成糖尿病患者的潜在致命状况
LKCMedicine现在正通过更多的临床前工作推进这种纳米颗粒的开发，我们希望有一天我们的工作可以用一种简单而小的药丸来代替痛苦的胰岛素注射
" 这些发现发表在11月的科学杂志《纳米尺度》上
口服胰岛素输送的多层方法 胰岛素是一种自然产生的激素，对调节血糖水平至关重要，尤其是在饭后
在健康个体中，胰腺产生的胰岛素进入血液，并被分配到关键的代谢器官
它指示肝脏、肌肉和脂肪细胞从血液中吸收更多的葡萄糖，并储存起来以备将来使用
学分:南洋理工大学 与此同时，胰岛素推动肝脏降低新葡萄糖的生成速率，这些共同作用有效地降低了血糖水平
相反，糖尿病患者不能产生足够的胰岛素来满足身体需求
在严重的情况下，胰岛素需要通过针头注入皮下脂肪组织
从那里，它进入全身的血液循环，然后到达肝脏
NTU开发的口服胰岛素纳米颗粒更接近模拟天然胰岛素从肝脏进入血流的途径，肝脏是控制血糖水平的重要器官
这些纳米粒子中的每一个都大约200纳米——至少比一个花粉粒小1000倍
胰岛素首先被装载到脂质体中，脂质体是纳米颗粒核心的一个小球体
然后用11层不同分子量的胰岛素和壳聚糖交替包裹脂质体，这种方法可以装载更多的胰岛素
当胰岛素纳米颗粒进入胃的酸性环境时，其各层开始相互排斥，导致胰岛素从最外层缓慢释放，并向内引导
虽然纳米颗粒在胃肠道中传播时会损失一些胰岛素，但它有足够的涂层，当它通过肠壁进入血流时，其余层和脂质体核心中的胰岛素仍然完好无损
概念证明研究 为了研究胰岛素纳米颗粒口服给药的可行性，NTU团队首先进行了一系列实验室实验，以确定纳米颗粒的稳定性、其穿过肠壁的能力以及胰岛素在已经穿过肠壁的纳米颗粒中的功效
在将纳米颗粒留在模拟胃部环境的液体中后，研究小组发现，纳米颗粒中6%的胰岛素在一小时内释放出来，94%的胰岛素保持被包裹状态
食物通过胃进入环境不太恶劣的小肠大约需要一个小时
当在人类细胞系Caco-2上进行测试时——Caco-2是一种广泛用于研究分子跨肠壁转运的模型——科学家发现，当装载到纳米颗粒中时，胰岛素的转运量比裸胰岛素溶液高三倍
科学家们还测试了纳米颗粒胰岛素在大鼠血液中的吸收和清除速度
在口服胰岛素纳米颗粒的大鼠中，血液中的胰岛素浓度在30分钟时达到峰值，并在4小时内完全消除
优素福·阿里教授说:“总之，这些实验室实验表明，我们的逐层方法限制了胰岛素在胃肠道环境中的暴露，防止了胰岛素的过早降解
我们现在正在研究这个峰值是否早于30分钟标记——这是一个指标，表明我们的纳米颗粒中的胰岛素与血液中自然产生的胰岛素的消长有多密切的关系
" 从这些多层纳米颗粒中释放的胰岛素的快速吸收和消除证明了在没有糖尿病的个体中复制与膳食相关的代谢反应的概念
黄补充说，通过在纳米颗粒表面重复交替的胰岛素和壳聚糖层的数量，可以进一步提高胰岛素的浓度水平
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