胰島素無創透皮給藥，糖尿病患者不用打針了？

來源：浙江大學、中國科學報

糖尿病是最常見的代謝疾病之一。在全球5億多糖尿病患者中，皮下注射胰島素是目前1型糖尿病與晚期2型糖尿病的標準治療手段。他們終身或長期依賴每天1~4次的胰島素注射，注射伴隨疼痛，還面臨低血糖等風險，影響患者生活質量。

近日，浙江大學牽頭在《自然》發表最新研究成果，提出了一種顛覆性解決方案：一種名為OP的皮膚滲透性高分子材料，能像“快遞員”一樣，攜帶胰島素“包裹”順利穿過人體皮膚的致密屏障，實現無創透皮給藥。實驗顯示，其胰島素鍵合物在動物模型中的降糖效果，與皮下注射方式相當。

圖片來源：浙江大學

在前期研究中，論文共同通訊作者、浙江大學教授申有青團隊發現了一種兩性離子聚合物OP，它在腫瘤組織中具有良好的滲透性，能夠高效遞送抗腫瘤藥物。此時，他們猜測，“OP是否也能高效滲透皮膚組織呢？”隨后的實驗證實了這一猜測，打破了“大分子無法透過皮膚屏障”的常規認知。團隊隨即聯合起周如鴻、陳榮軍團隊，展開系統研究，深入分析OP透過皮膚的具體路徑和機制，進一步探索它在透皮給藥領域的應用可能。

研究顯示，OP材料巧妙地利用了皮膚從表到里的天然pH梯度。OP含有的三級胺氧化物基團，在皮膚表面（皮脂膜及角質層表層）pH≈5的弱酸性條件下發生質子化，帶上正電。通過靜電相互作用，OP與角質層細胞間隙帶負電的脂肪酸緊密結合，形成局部高濃度藥物儲庫，為后續滲透提供了濃度梯度。

隨著滲透深度增加，角質層內側至活性表皮層的pH升至中性，OP發生去質子化，轉變為電中性且非常親水的聚兩性離子。此時，它不再與角質層脂質發生靜電相互作用，得以快速擴散通過角質層細胞間隙，實現高效滲透。

OP-I在皮膚角質層擴散的分子動力學模擬

圖片來源：浙江大學

“我們通過分子動力學模擬與結合自由能計算，從原子層面闡明了這一‘適配皮膚生理pH梯度的智能遞藥機制’。”周如鴻介紹。

團隊將OP與胰島素化學偶聯，構建出鍵合物OP-I。進入活性表皮層及真皮層后，OP-I沿細胞膜表面發生跳躍式移動，有效避開了細胞內酶的降解。這種“跳躍遞送”透過深層皮膚后，最終經真皮層淋巴管進入體循環，實現了胰島素的全身遞送。這就像讓OP這個可以靈活變形的“快遞員”，帶著胰島素“包裹”，鉆過皮膚“城墻”，將其遞送至血液中。

OP-I經皮給藥后的降糖效果

圖片來源：浙江大學

為系統驗證該透皮給藥技術的有效性與安全性，研究團隊在兩種糖尿病模型動物中開展評估。在糖尿病動物模型中，這種新型透皮胰島素鍵合物展現出與皮下注射相當的降糖效果，起效迅速且作用持續時間更長，還顯著降低了低血糖風險。更令人振奮的是，該技術對皮膚無損傷、無刺激，具備極高的安全性。

另外，這項突破的意義遠不止于胰島素遞送。研究團隊已成功將該技術拓展至利拉魯肽、司美格魯肽、治療性蛋白、單克隆抗體及siRNA等多種生物大分子的遞送，為整個生物大分子透皮給藥領域開辟了新天地。

目前，該技術已完成企業轉讓并推進臨床轉化。未來，糖尿病患者或許只需簡單涂抹藥膏就能控制血糖，長期注射的痛苦將成為歷史。這項創新成果不僅有望重構生物大分子給藥體系，更為需要長期注射的慢性疾病患者提供了全新的治療選擇。