[发明专利]一种胰岛素释放与回收的方法、装置及其控制系统

说明书

本发明涉及一种胰岛素释放与回收的方法、装置及其控制系统，包括如下步骤：1）使用纳米磁颗粒标记胰岛素；2）将储存的胰岛素选择性释放；3）利用磁场对胰岛素进行回收；4）将回收的胰岛素进行储存。在这项研究中，基于对胰岛素分泌、调节、代谢作用过程的了解，首次提出了用具有超顺磁性的纳米磁颗粒标记胰岛素并对处于细胞或细胞外环境发挥完作用或闲置的胰岛素进行回收的可行性以及发明制备了磁标记胰岛素。然后基于对磁标记胰岛素的吸附捕获以及局部运动控制研究，发明设计了磁标记胰岛素的回收装置。

技术领域

本发明涉及人胰岛素的标记、释放与回收，尤其涉及一种胰岛素释放与回收的方法、装置及其控制系统，通过对超顺磁性纳米颗粒标记胰岛素的制备、释放与回收，减少了可植入式胰岛素输送装置再填充的需求。

背景技术

随着人们生活水平的提高以及运动量减少的生活习惯，糖尿病已经成为继肿瘤、血管病变之后第三大严重威胁人类健康的慢性非传染性疾病，国际糖尿病联盟(IDF)的数据显示：全球糖尿病患者已增至3.66亿人，预计在20年内将达到近6亿人，而中国糖尿病患者人数已达到1.14亿。糖尿病具有死亡率高、残疾率高和医疗费用高的特点，已成为世界各国共同面临的公共卫生健康问题。

糖尿病作为一种终身性慢性疾病，它会影响我们身体调节血糖浓度的能力，从而导致我们体内丧失血糖平衡机制而引起体内葡萄糖浓度的波动。在正常情况下，身体会将摄入的食物中的糖分解成葡萄糖，然后供给全身的细胞。然而，这需要一种特殊的激素称为胰岛素，它可以将葡萄糖转化成我们身体所需要的能量。由于糖尿病人体内没有或不能分泌足够的胰岛素，或者能分泌胰岛素却不能有效使用它，这样会导致糖尿病患者体内的葡萄糖处于一种代谢紊乱的状态。在血液中葡萄糖浓度过高或过低都会给身体带来很大的伤害，比如当血糖浓度过低时，易发生晕厥，严重可导致脑损伤；当血糖浓度过高时，易带来心脏病，中风，肾脏疾病，失明和神经损伤并发症的风险

目前，对于糖尿病患者，主要是根据自己估计对胰岛素的需要量，通过注射器每天多次自我注射胰岛素，同时使用手指刺破测试进行频繁监测,因此胰岛素给药至关重要。这种类型的胰岛素治疗是痛苦的并且需要患者严格的自律，导致依从性差。此外，由于热量计数，进餐时间，新陈代谢和运动等多种因素的变化，都可能会导致低血糖或高血糖状态的发生，影响我们的生活质量。这种胰岛素给药的方法是一种开环系统；在这种情况下，它需要外部刺激，患者干预，并且没有办法模拟人体正常的生理反应，当血糖升高时，胰腺迅速响应释放胰岛素。目前，已经研究了其他的胰岛素递送方法，例如口服，鼻内和透皮。但是，这些疗法也处于开环状态，并且在生物利用度和临床疗效方面存在一定的局限性。

闭环胰岛素治疗被认为是一项很有前途的研究途径，它可以实时的监测患者血糖水平并进行反馈，这样它既可以避免低血糖或高血糖期，提高依从性，与其他治疗方法相比，又可以通过避免患者干预模拟胰腺根据人体需要释放胰岛素，从而提高生活的质量。具有葡萄糖响应方法的可植入胰岛素递送装置已经获得了很多关注。葡萄糖响应性植入型胰岛素输送设备是在体外输送泵的基础上向前又迈出的重要一步。研究者们已经开发了基本模拟健康的人正常胰岛素水平的算法并且还提供了基于葡萄糖浓度的闭环胰岛素递送系统的控制理念。在这些设备上已经做了许多值得注意的工作，这显示了进一步研究的潜在价值。

这些植入胰岛素闭环递送装置仍处于开发阶段，文献中关于这些装置的一个常见问题是胰岛素补充。在大多数情况下，它需要手术方法，这导致患者的依从性差以及在这样的手术后可能出现的并发症。这会给糖尿病患者身体上带来巨大的痛苦，并增加病人的经济负担。因此这些设备存在胰岛素再填充这样的一个局限。如何减少胰岛素再填充的次数成为了一个关键的问题。

基于此，我们提出利用MNPs标记胰岛素，延长胰岛素的使用周期，减少胰岛素的再填充。使用标记有磁性纳米颗粒的胰岛素，一旦胰岛素从胰岛素受体解离，这些纳米磁颗粒就可以使胰岛素被拉回装置。