科學家們近年來通過不斷的研究開發出了許多智能化的設備來干預糖尿病或者改善糖尿病患者的生活質量，本文就為大家介紹了幾種近年來出現的糖尿病“黑科技”。

近年來，已經成為全球性嚴重公共衛生問題的糖尿病也越來越受到廣泛關注。據統計，2015年全球的糖尿病患病人數已經達到4.15億，換句話說每11個人中，就有一人患病，并且每6秒就有一人因糖尿病死亡。而根據目前的趨勢，預計到2040年，這一人數將會達到恐怖的6.42億。目前我國已經成為糖尿病患者最多的國家，總人數竟占到了全球糖尿病總人數的約三分之一，形勢非常不容樂觀。

除了對藥物、治療方法等的不斷探索和研究以外，科學家們近年來也通過不斷的研究開發出了許多智能化的設備來干預糖尿病或者改善糖尿病患者的生活質量。

1、一款小棍狀的淚糖傳感器

谷歌早在2014年啟動的“智能隱形眼鏡”項目中就包含了通過淚液檢測血糖的智能接觸式透鏡，但是在眾多挑戰之下，谷歌的智能隱形眼鏡并沒有達到人們的預期，更不用說用淚液來檢測血糖的技術了，諾華制藥公司也在11月21日宣布，他們與谷歌共同開發的智能隱形眼鏡進度穩定，但是在今年并不能開始臨床測試了。

然而，荷蘭的NovioSense公司卻在2015年宣布他們利用淚液測血糖的微型、無創、無需充電、實時監測血糖的傳感器在小鼠體內試驗取得成功，通過了臨床前試驗。并且在剛過去的2016年10月份，NovioSense宣布完成了第四輪融資，為其淚糖傳感器設備的下一階段人體臨床試驗提供了資金。

盡管設計思路都是通過淚液來檢測血糖，但是NovioSense公司的傳感器并沒有采用谷歌那樣的類似于傳統隱形眼鏡的“餅狀”裝置，而是設計成了“小棍狀”。

NovioSense公司研發的利用淚液測血糖的設備

該傳感器雖然外形奇特，但是由于其特殊的材料和構造，放置于眼睛的結膜下穹時可以根據下眼瞼自動調節彎曲度，檢測眼瞼與淚膜之間的基本淚液，因此既可以保證穿戴的舒適度，又可以提高檢測的準確度。并且，該傳感器利用了NovioSense公司與德國杜伊斯堡的研究所共同開發的低功耗和高度敏感的ASIC技術，能夠取代傳統血糖儀，同時與智能手機連接，連續檢測血糖數據。

NovioSense的淚糖傳感器雖然領先了谷歌一步，在設備的大小、穿戴舒適度等方面都取得了不少的提升，但是仍然有一個最關鍵的問題需要解決，即淚糖與血糖間的準確轉化。據悉，該項目的臨床試驗數據將在明年公布，設備的上市也不會很遙遠，NovioSense的這款另類傳感器值得我們期待。

2、智能襪子和智能手機的組合減少糖尿病足潰瘍

糖尿病足是一種嚴重的糖尿病神經病變，也是糖尿病患者致殘致死的最大原因，其癥狀為腳部結構變形、承壓過大和較差的血液供應導致的足部潰瘍甚至壞死。然而，潰瘍往往只有在產生之后才能被檢測到，且常常造成截肢，因此大大增加了醫療成本和患者的負擔。

為了解決這樣的問題，以色列耶路撒冷希伯來大學及其附屬的哈達莎醫學中心的BioDesign團隊于今年1月份開發出了一種被稱作SenseGO的可機洗的襪子，它通過與智能手機的配合，可以預測并告知患者足潰瘍發生的風險。

SenseGO和智能手機配合降低糖尿病產生的足潰瘍

SenseGO含有數十個微加工的壓力傳感器，可以記錄由于姿勢不正確、結構變形或不合腳的鞋子導致的腳部承壓變化而產生的電信號，然后傳遞給智能手機上相應的APP，從而使患者了解足部潰瘍的風險。

這是一項非常有現實意義的研究，將可能影響到全球達到1.3億的受到糖尿病足困擾的患者，大大減少患者的截肢風險和醫療成本。

3、石墨烯腕帶與智能胰島素貼片

通過定期采血來檢測血糖和反復注射胰島素來降低血糖，是目前為止糖尿病患者最常規也是最有效的治療方式，但是也帶來了很大的痛苦，然而，兩位亞洲科學家的研究成果可能顛覆這種傳統的模式。

今年3月，首爾國立大學的Dae-Hyeong Kim團隊發表在《自然·納米技術》雜志上的文章展示了他們的發明，一種可監控并調節血糖水平的石墨烯腕帶。

該腕帶由監測區和治療區組成，監測區的傳感器使用了石墨烯與金的組合材料，可以通過皮膚溫度和濕度、汗液pH和葡萄糖濃度來分析血糖濃度，然后激發治療區的微型針頭，將一定量的降糖藥物注入體內來達到控制血糖的作用。由于整體裝置的特殊設計，可以使這款腕帶具有類似于閉環裝置的調節血糖功能，不至于導致藥物的過量注射，從而保持血糖的穩定。

而相比于石墨烯腕帶，美國北卡大學教堂山分校醫學院、藥學院的顧臻團隊所研發的智能胰島素貼片則是更直接地用體內的化學反應來感應血糖變化并且直接用胰島素來降血糖。

早在2015年7月，該團隊就已經在PNAS雜志上發表文章展示了這一成果，他們的智能胰島素貼片只有硬幣大小，上面有121個微小的針頭，血糖水平升高時，化學反應會使針頭上的囊泡破裂釋放胰島素，反之，胰島素會停止釋放，實現了可控。

在此基礎上，該團隊進一步改進了他們的胰島素貼片，直接將貼片中的胰島素換成了可以產生胰島素的胰島β細胞，提高了貼片持續調控血糖的能力。這一方法既避免了因移植帶來的免疫排斥反應，又最大限度地接近正常生理情況，減輕了患者的痛楚。該成果后來于今年2月刊登在材料領域頂級期刊《Advanced Materials》上。

4、FDA批準了首批人工胰腺設備

到目前為止，手動注射胰島素依然是大部分1型糖尿病患者的治療方式，這不僅給患者帶來長期的痛楚，而且因為無法實時根據血糖來調整劑量，容易出現低血糖，并且長期的注射也可能導致注射部位的肌肉萎縮，不但影響藥效，也給患者身體帶來不良影響。

因此，多年來科學家們一直致力于閉環式人工胰腺設備的研發，來模擬人體自身的生理狀況，以求達到最好的治療效果和最小的痛苦。所謂人工胰腺，就是可以持續監測患者的血糖水平，并利用胰島素泵裝置實時調節血糖水平，最大程度模擬正常胰腺功能的設備。

2016年9月，FDA批準了來自美敦力的MiniMed670G組合閉環系統，這是首個一類“人工胰腺”設備，也是第一款能夠同時自動監測血糖并按合適劑量自動給藥合適劑量的裝置，主要適用于14歲以上的1型糖尿病患者。

美敦力的第一款人工胰腺MiniMed 670G

這款看起來像智能手機的人工胰腺設備利用無線鏈接胰島素泵和血糖監控傳感器，可以自動監控和管理胰島素的輸注。傳感器的監測頻率達到了每五分鐘一次，并且根據血糖水平計算和注入相應劑量的胰島素以穩定血糖水平，大大減小了患者的負擔和不良反應發生的概率。

但是這款設備同樣有著不足之處，即飯前的糖尿病水平仍然需要患者自己控制，而且也不可避免地具有傳統胰島素泵共有的缺點，就是針管埋在皮下，影響患者的日常活動，處理不當也可能引起感染，而且設備一般價格昂貴，不易被一般家庭接受。因此，人工胰腺設備的未來發展還有很長的路要走。

總結

糖尿病目前依然是無法根治的疾病，需要進行長期的控制和治療，因此最大程度地減少血糖監測和胰島素注射過程的痛苦是所有病人和醫生的夢想。在精準醫療快速推進的今天，人類也即將進入人工智能時代，這也給糖尿病領域諸多智能設備的開發帶來了諸多可能，相信不久的未來，糖尿病慢病管理將不再成為一個難題。

參考資料：

http://www.fiercebiotech.com/medical-devices/noviosense-closes-another-financing-round-for-its-tear-glucose-sensor-device

http://noviosense.com/test-page-4/

http://medicalxpress.com/news/2016-01-smartphones-intelligent-socks-diabetic-amputations.html

Lee H， Choi TK， Lee YB， Cho HR， Ghaffari R， et al. 2016. A graphene-based electrochemical device with thermoresponsive microneedles for diabetes monitoring and therapy. Nat Nano advance online publication

Yu J， Zhang Y， Ye Y， DiSanto R， Sun W， et al. 2015. Microneedle-array patches loaded with hypoxia-sensitive vesicles provide fast glucose-responsive insulin delivery. Proceedings of the National Academy of Sciences 112：8260-5

Ye Y， Yu J， Wang C， Nguyen N-Y， Walker GM， et al. 2016. Microneedles Integrated with Pancreatic Cells and Synthetic Glucose-Signal Amplifiers for Smart Insulin Delivery. Advanced Materials：n/a-n/a

文|行肖

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