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對第一型糖尿病患者而言,人工胰臟有希望大幅增進生活品質。

對第一型糖尿病患者而言,人工胰臟有希望大幅增進生活品質。Credit:PracticalCures@Flickr CC BY 2.0

訊號量測與反饋輸出

量測訊號->根據訊號反饋->輸出->量測訊號…,這樣的訊號量測及反饋輸出的模式,已大量運用在各式的產品上,像是大家熟知的變頻空調就是個例子,它根據溫度感知器來調節壓縮機的轉速。那麼運用在生醫產品上,科學家和工程師一直想要做到的就是「真正的人工胰臟」,它能夠量測人體血糖,並根據這個血糖值自動調整需要輸入的胰島素劑量。這種人工胰臟對失去胰島素生產能力的第一型糖尿病患者是非常有幫助。其實現在已經有自動血糖量測的機器,也有自動輸入胰島素的裝置,但兩者功能是各自獨立不相關的,患者在使用上,仍需要特別謹慎,以避免血糖過高或過低,進而導致末梢神經和器官傷害,嚴重則可能致死。

智慧型人工胰臟的進展

Diabetologia期刊近期有一篇回顧型研究,整理了所有人工胰臟的開發和臨床實驗,它的總結是可望在2018年就會有這種世紀性的發明問市,並且實際臨床運用。同樣是訊號量測和反饋,人工胰臟的困難處不同於一般日常生活用品,在開發上特別需要著重藥物反應速度、血糖量測準確度,使用上的方便和可靠性,更要注意的是近來一直有專家提到的網路安全問題(資安問題),也就是不希望這款人工胰臟被駭客入侵,變成害人的工具。

每日胰島素變化大

醫材開發一直很注意講到臨床上的「未滿足的需求」(unmet need),人工胰臟可說是解釋臨床上unmet need的最好例子。患者在沒有人工胰臟的狀況下,每日必須花時間管理自己的血糖,這工作就包含了量測血糖和根據需要注射胰島素,然而每個人每天活動的變異性相當大,對於胰島素的需求變化,可能是一般使用量的1/3到3倍,都有可能發生。這點也是人工胰臟在臨床測試上的重點,如何能更精準地測得如此多樣的變化,做出精準的反應。

仍須注意的潛在問題

對於第一型糖尿病,除了安裝人工胰臟,也有胰臟移植和產生胰島素的beta細胞移植等方法。然而這兩種方法都有免疫系統排斥移植器官和細胞的可能,患者需要服用抗排斥藥物,對於胰臟移植,更是大手術。聽起來人工胰臟能免除這些問題,但也有其困難點。像是藥物根據血糖值做回饋的反應速度,每次需要0.5~2小時才能在血液中達到顛峰值,再維持三個小時,這種速度上的反應和效用時間,是否能夠因應人體大量的活動可能產生的影響是值得注意的。因此,藥物輸送方式的改變,像是改為吸入式,更精準的血糖量測,在軟硬體研發上下功夫,都是這項產品開發的挑戰。而目前這項產品最大的時程決定點,在於通過法規,最快有機會在2017年通過美國食品及藥物管理局(FDA)審核。而歐洲方面則預計在2018年底有機會上市。

文章參考:EurekAlert
圖片來源:PracticalCures@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:Diabetologia


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。