史丹佛大學的工程師們開發出了一種可注射的水凝膠儲藏技術，與每天重複注射相比，這種技術可使GLP-1 藥物每四個月注射一次。這種以水凝膠為基礎的單次注射藥物產品可以大幅減少治療介入的頻率，顯著提高患者的生活質量，減少糖尿病治療的併發症。

史丹佛大學的材料工程師開發了一種新型水凝膠給藥系統，可將每天或每週注射一次的糖尿病和體重控制藥物（如Ozempic、Mounjaro、Trulicity、Victoza 等）轉變為每四個月注射一次。研究人員在11 月21 日發表在《細胞報告醫學》（Cell Reports Medicine）上的一項新研究中認為，這種系統將大大改善糖尿病和體重管理，提高患者的用藥依從性，並幫助2 型糖尿病患者改善長期健康狀況。

這些藥物都是透過模擬荷爾蒙胰高血糖素樣勝肽1（GLP-1）發揮作用的。但是，雖然這些藥物能幫助人們控制飲食和體重，但通常每天或每週注射一次對許多患者來說是一種負擔。

史丹佛大學材料科學與工程系副教授、新型水凝膠的主要研究者埃里克-阿佩爾說：「堅持治療是2 型糖尿病管理的最大挑戰之一。一年只需注射三針，這將使糖尿病或肥胖症患者更容易堅持服藥”。

全球有5 億人患有2 型糖尿病，其中光是美國就有1.3 億人。據估計，美國每年的治療費用高達4,000 億美元。GLP-1 藥物最近才問世，它被譽為”神奇藥物”，副作用小，透過幫助患者增加飽腹感、減少飢餓感以及針對其他與獎賞相關的飲食效應，可以有效控制能量攝取。

新型奈米複合水凝膠

水凝膠的秘密在於其核心奈米粒子的獨特物理特性。水凝膠並不新鮮–例如，如今許多人戴的隱形眼鏡就是由水凝膠製成的–但這些水凝膠經過精心設計，可以抗撕裂並保持形狀。而這種水凝膠則是用聚合物和奈米粒子設計而成，它們彼此之間的結合力很弱，因此能像凝膠一樣保持在一起，但隨著時間的流逝又會慢慢消散。水凝膠是由聚合物鏈和奈米顆粒組成的網狀結構，這些聚合物鏈和奈米顆粒可以固定藥物分子，直到網狀結構溶解，釋放出藥物。

阿佩爾解釋說：”我們的水凝膠會在數月內融化，就像方糖在水中一個分子一個分子地溶解一樣。我常說這種水凝膠是用一種分子魔術貼粘在一起的，粘得很好，但很容易被拉開。”

這種新型水凝膠在技術上被稱為聚合物-奈米粒子（PNP）水凝膠，具有”恰到好處”的流體流動性，可以用現成的針頭輕鬆注射，而且凝膠狀的穩定性在體內夠持久，可以持續四個月之久。GLP-1 藥物分子被配製到水凝膠中，隨著時間的推移，水凝膠慢慢融化，藥物分子也同樣被分裝出來。

醫生會將一小塊含有藥物的水凝膠注射到皮下方便的位置，如腋下。對工程師來說，關鍵在於如何設計水凝膠，使其足夠小，讓病人感覺舒適、不顯眼，但又足夠大，足夠耐用，能持續整整四個月。阿佩爾相信，他的團隊已經實現了這項控制措施。

阿佩爾說：”我們選擇四個月的時間，是為了與人們實際會見醫生或內分泌專家的時間相匹配，這也是我們對釋放期如此明確的原因。”

潛力可期

到目前為止，研究團隊已經在實驗鼠身上測試了這種新型給藥系統，並且取得了巨大成功。與每天注射一種主要的商業藥物相比，在大鼠體內註射一次這種基於水凝膠的療法可以改善血糖和體重管理。

雖然這種特殊的水凝膠是專門為GLP-1 四個月的檢查方案設計的，研究小組已經成功地將釋放時間範圍調整到了從幾天到六個月不等。這種系統已被用於其他蛋白質、疫苗甚至治療細胞，有證據表明，GLP-1 藥物還能降低心血管疾病的風險。所有這些跡像都表明，這種給藥系統有望應用於其他藥物和其他病症。甚至在第1型糖尿病兒童身上也取得了非常有希望的結果。

接下來研究人員將在豬身上進行試驗，因為豬的皮膚和內分泌系統與人類最相似。如果這些試驗按計劃進行，可能會在一年半到兩年內看到人體臨床試驗。

阿佩爾說：”至少，我們已經為延長基於GLP-1的抗糖尿病和抗肥胖治療藥物的釋放時間鋪平了道路，這可能會對2型糖尿病的治療產生有益的影響，也許還會對其他疾病產生影響。”