I-型糖尿病患者的福音，皮下燃料电池将多余的血糖转化为电能产生胰岛素

I-型糖尿病患者体内不产生胰岛素，患者必须从外部获得激素来调节血糖水平。当前，患者主要通过将胰岛素泵直接连接到身体以获得胰岛素。这些胰岛素泵以及其他医疗器械（如起搏器）需要可靠的能源供应，主要通过一次性或可充电电池供电。

由巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系的Martin Fussenegger和他的同事们开发了一种可植入体内的燃料电池，利用组织中多余的血糖（葡萄糖）来产生电能。研究人员将燃料电池与几年前由他们团队开发的人造胰岛β细胞整合在一起，只需按一下按钮，系统即可产生胰岛素，并有效地降低血糖水平，就像胰岛素在胰腺中自然分泌一样。

“特别是在西方工业化国家，许多人消耗的碳水化合物比他们在日常生活中需要的要多，” Fussenegger解释道。他补充说，这会导致肥胖、糖尿病和心血管疾病。“这给了我们利用多余的代谢能量来发电进而为生物医学设备提供动力的想法，”他说。

茶包式的燃料电池

燃料电池的核心是由铜基纳米颗粒制成的负极（电极），它由铜基纳米颗粒组成，将葡萄糖分解成葡萄糖酸和质子以发电，从而形成电流回路。

燃料电池包裹在无纺布中，并涂有海藻酸盐，这是一种被批准可作为医疗用途的藻类产品，类似于一个可以植入皮肤下的小茶包。藻酸盐吸收体液，促进葡萄糖从组织进入内部的燃料电池。

自带电源的糖尿病网络

在第二步中，研究人员将燃料电池与含有人造胰岛β细胞的胶囊耦合。使用电流或蓝色LED灯照射可以刺激其产生并分泌胰岛素。早在2016年，Fussenegger和他的同事已经测试过该装置。

该系统结合了持续发电和受控的胰岛素输送。一旦燃料电池检测到多余的葡萄糖，它就会开始发电。然后，该电能用于刺激细胞产生胰岛素并将其释放到血液中。最终使得血糖下降到正常水平。当血糖低于某个阈值，电力和胰岛素的生产就会停止。

燃料电池提供的电能不仅足以刺激该系统，还可以使得植入系统与智能手机等外部设备进行通信。用户可通过相应的程序调整系统。医生也可以远程访问它并进行调整。“新系统可自主调节胰岛素和血糖水平，未来可应用于糖尿病的治疗。”Fussenegger说。

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https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230328145418.htm

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202300890

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