Basel中生物系统科学与工程系（D-BSSE）的Eth苏黎世研究人员开发了一种可植入的装置，精确地监测身体中的酸性，糖尿病患者，如果酸性中毒变为风险，则会产生胰岛素。
人体的许多代谢功能只有在体内的酸水平保持中性和稳定的情况下才能顺利运行。对于人类来说，正常的血液pH值在7.35到7.45之间。相比之下，空胃是酸性极强的，pH值为1.5。
人体不断监测这一狭窄的pH值带，并在发生任何偏差时迅速恢复理想的pH值。这是因为如果体内液体的酸性稍微增加，许多蛋白质就会停止正常工作。这些蛋白质变得不稳定，并改变其结构或与其他蛋白质的相互作用，导致整个代谢途径崩溃。
1型糖尿病的人特别有高酸水平的风险。他们的身体没有胰岛素，调节血糖水平的激素，因此它们的细胞不能从血液中吸收任何葡萄糖，并且必须挖掘另一个能源：脂肪储备。在这样做时，肝脏产生β-羟基丁酸酯，通过血液能量提供肌肉和脑的酸。然而，如果身体继续使用脂肪储备，这会产生如此多的酸，即血液的pH值垂直，而糖分子在血液中循环。如果没有注意到胰岛素缺乏或及时治疗，则1型糖尿病的人可以死于酮症中的酮症中的代谢冲击，这是由过量的β-羟丁酸酯产生。
传感器测量酸度
位于巴塞尔的苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系(D-BSSE)的一组生物工程师现在开发了一种新的可植入分子装置，由两个模块组成:一个传感器，可以持续测量血液pH值，一个基因反馈机制，可以产生必要数量的胰岛素。他们用各种基因和蛋白质等生物成分构建了这两个模块，并将它们整合到培养的肾细胞中。然后，研究人员将数以百万计的这种定制细胞植入胶囊中，这些胶囊可以作为体内植入物使用。
可植入分子器件的心脏是pH传感器，其测量血液的精确酸度，并使敏感地反应与理想pH值的微小偏差。如果pH值低于7.35，则传感器传输信号以触发胰岛素的产生。这种低pH值对于1型糖尿病是特异性的：尽管由于肌肉滥用或锻炼而血液pH也滴过肌肉过度损害，但它不会低于7.35。激素胰岛素确保体内的正常细胞再次吸收葡萄糖并从脂肪切换为它们的代谢能量源，结果再次升高。一旦血液pH返回理想范围，传感器将自身变为关闭，并且重新编程的细胞停止产生胰岛素。
胰岛素水平恢复正常
研究人员已经在具有1型糖尿病和相关酸中毒的小鼠上测试了他们的发明。结果看起来很有希望：胶囊植入胶囊的小鼠产生了适合于其个体酸测量的胰岛素的量。血液中的激素水平与天然胰岛素水平调节的健康小鼠相当。植入物还补偿了血糖中的更大偏差。
马丁·富森格说:“基于这个原型，我们可以想象它在人类身上的应用，但它们还有待开发。”他说:“我们想首先创造一个原型，看看分子假肢是否可以用于代谢过程的精细调整。”然而，Fussenegger说，为市场准备这样一种产品超出了他的研究所的工作人员和财力范围，因此必须与工业伙伴合作。
在代谢疾病方面有丰富的经验
Fussenegger小组的研究人员已经多次因为类似的合成网络而登上头条。例如，他们开发了一种植入基因，这种基因可以被蓝光激活，从而产生调节胰岛素生成的GLP-1。他们还建立了一个消除代谢综合征的网络，这一过程是由一种经批准的降压药启动的。所有这些网络都对信号作出反应，并产生激素活性物质。然而，这种新的反馈机制的特殊之处在于，身体本身会产生信号，然后由一个传感器检测到，触发一个微调的治疗反应。
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