上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
生活方式相关的2 型糖尿病及其伴随的肥胖（即“糖胖症”），在全球范围内正变得越来越普遍，影响着全球超过 25 亿人，每年造成近 3 万亿美元的医疗支出。
虽然目前已有多种药物和生物学干预手段来治疗和管理糖胖症，但每种方法都有其优缺点，因此，许多患者仍需要更具耐受性、更有效和/或更经济的治疗选择。
近日，苏黎世联邦理工学院的研究人员在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Wireless electrocatalytic closed-loop system for drug-free management of diabesity 的研究论文。
该研究开发了一种植入式、无线供电的电催化闭环健康优化（ECHO）装置，能够选择性地通过电调控方式将血液中的葡萄糖氧化为经肾脏清除的葡萄糖酸盐。在 2 型糖尿病小鼠模型中，通过无线低功率激活，可在 1 小时内恢复血糖稳态，使代谢从葡萄糖利用转向脂肪利用，从而降低体重和甘油三酯水平，并增加循环中的游离脂肪酸和酮体含量，且在为期 6 周的治疗期间未检测到低血糖或任何不良的生理、炎症或行为反应。将该 ECHO 装置与商用连续血糖监测系统结合，实现了无需药物、由智能手机控制的糖胖症自主闭环管理。
2 型糖尿病（type 2 diabete）与肥胖（obesity）常常并存，因此也被合称为“糖胖症”（diabesity），影响着全球数十亿人。目前的治疗方法主要依赖于降低血糖或体重的药物，但这些疗法可能产生副作用，需要终身服用，且疗效可能随时间减弱。一种含有固态电催化剂的皮下植入装置，可通过可调控的电流以可控速率直接清除血液中的多余葡萄糖，有望成为一种无需药物、剂量可控的新型治疗选择。
电催化剂（Electrocatalyst）利用电能来加速化学反应。研究团队开发了一种可植入装置，其中铂（Pt）修饰的金（Au）纳米簇被嵌入多孔石墨基质中。当通过无线供电时，该ECHO（电催化闭环健康优化）装置可选择性地将葡萄糖氧化为葡萄糖酸盐，葡萄糖酸盐是一种能量较低、易于经肾脏清除的代谢产物。由于电刺激可以精确控制，因此葡萄糖清除速率也可被精准调控。研究团队设计的该植入装置旨在恢复血糖稳态、重塑能量代谢，并在与商用连续血糖监测仪连接时实现自主闭环控制。
无线电催化调控糖胖症
研究团队证实，该电催化剂在生理相关条件下，选择性地将葡萄糖转化为葡萄糖酸盐，并在长时间运行中保持活性。该装置在植入患有“糖胖症”的小鼠体内后，无线低功率激活（0.75 伏特，10 毫安）后，可在 1 小时内迅速将升高的血糖恢复至正常范围，重复治疗维持血糖控制达 6 周，且未检测到低血糖。
降低血糖使得全身代谢转向利用储存的脂肪，治疗后的小鼠表现出循环甘油三酯浓度和体重下降，同时游离脂肪酸和酮体浓度升高。植入装置在整个 6 周的治疗期间保持功能，且未产生可检测的不良生理、炎症或行为影响。
更重要的，将ECHO装置与商用连续血糖监测（CGM）设备连接的 ECHO-CGM 系统，可实现自主闭环运作。该闭环系统仅在葡萄糖超过预设阈值时激活电催化剂，从而将葡萄糖维持在目标范围内。
总的来说，该研究开发的这种无线供电的电催化植入装置，可直接清除体内多余的血糖，同时促进储存脂肪的消耗，且无需使用药物。将该植入装置与持续血糖监测设备结合，实现了自主闭环代谢调控，展示了电催化作为无药物治疗糖尿病和肥胖症方法的潜力。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady8560
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