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3D打印疫苗、无人机运送器官、口服胰岛素…战胜疾病的新科技

cndao cndao ⋅ 2022-12-10 13:32:02

#头号有新人#

据世界卫生组织(World Health Organization)称,所谓“被忽视热带病”(NTDs)的这类疾病影响着全世界10多亿人,每年给发展中国家造成数十亿美元的损失。

生活贫困、缺乏足够的卫生设施,以及与牲畜等传染媒介有密切接触的人群,最容易感染这些在热带环境中流行的传染病。令问题更为复杂的是,一个世纪前几乎已经灭绝的麻疹和肺结核又呈上升趋势。更常见的、完全可治疗的传染病,比如诺罗病毒和流感,每年都造成数千例本可以避免的死亡。

幸运的是,新的医疗技术在预防感染、控制疫情,甚至在向受到这些疾病影响的偏远地区运送医疗物资方面,都有非常巨大的潜力。从抗菌涂料、3D打印无创疫苗到无人机运送器官,这些创新技术正迅速成为临床手段。

在短期内,这些手段可以提高多种疾病患者的存活率;从长期来看,或许有助于我们了解病原体流行病学,这对全球疾病控制规划的发展至关重要。

免注射的口服胰岛素

3D打印疫苗、无人机运送器官、口服胰岛素…战胜疾病的新科技

受到豹龟壳的启发,这种药丸有一个圆形的外壳

有些药物的接受只能通过注射。但长期打针对患者来说是痛苦的,对医疗保健提供方也是很麻烦,在有些地区,因为缺乏无菌皮下注射针头有可能让接受注射者感染细菌。现在,麻省理工学院柯克综合癌症研究所(Koch Institute for Integrative Cancer Research)和哈佛大学布里格姆妇科医院(Brigham and Women's Hospital)的研究人员设计了一种涂层,他们声称此技术可以安全地携带胰岛素穿过消化系统的障碍物,进入人体血液,这就像一种可以食用的瑞士刀,可以提供救命药,又没有药物注射的痛苦。

这种药片一旦吞下肚,就能够在胃壁上“打一针”,释放胰岛素直接进入血液。有了这种豌豆大小的装置,就能帮助1型糖尿病患者迅速控制病情。

这些研究人员在《科学》(Science)杂志上发表了他们的发现,并且解释说,他们是受到“豹纹陆龟”的启发:这种药丸的微型装置知道如何调整自己的位置,这样显微针头就可以直接对准胃组织,而不会刺穿胃部。

该药丸大约有蓝莓那么大,易于吞咽。由于胃壁没有痛觉感受器,因此服用该药不会有任何疼痛感。一旦胰岛素被注入胃肠道,大约需要一个小时才能溶解到血液中。

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另外,Insight 数据库显示,合肥天麦生物与以色列 Oramed 公司共同研发的口服胰岛素新药 ORMD-0801 在国内启动 III 期临床,口服胰岛素距离上市又近了一大步。

本次随机、双盲、安慰剂对照研究的主要目的是在口服降糖药血糖控制不佳的 2 型糖尿病受试者中,评估联合重组人胰岛素肠溶胶囊(ORMD-0801 明胶软胶囊)治疗的有效性。次要目的是在口服降糖药疗效不佳的 2 型糖尿病受试者中,评估联合 ORMD-0801 治疗的安全性及免疫原性。计划入组人数 470 人。

主要研究者是来自上海交通大学医学院附属瑞金医院的宁光院士, 39 家医院来自上海、江苏、广东、北京、河南、黑龙江等 18个 省市。

杀死“超级细菌”的抗菌涂料

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妙抗保®技术应用于特定医用抗菌涂料

大约10%的住院病人会感染一种新疾病,通常是因为接触了医院的带菌的设备和物体表面。仅在美国,每年因此造成约10万人死亡。全球每年有70万人死于耐药感染,包括结核病、艾滋病毒和疟疾等。世界卫生组织最近将抗生素耐药性形容为“全球健康危机”。

为此,美国食品和药物管理局(FDA)和几家领先的涂料公司合作开发了多种可用于医疗设备和用品的抗菌涂料。这種抗菌添加剂在生产过程中加入到涂料、油墨或者油漆当中,然后将這种涂料覆盖在设备表面,干燥之后,就能抵御微生物、霉菌和真菌。一家名为BioCote的公司生产用于商业采购的抗菌涂料,为抵御所谓的“超级细菌”提供了一个充满希望的机制。这种耐药性细菌可以感染医院建筑或设备的表面,对免疫功能已经受损的病人会造成进一步的伤害。

已经落户中国的妙抗保®技术应用于特定医用抗菌涂料,让医疗建筑受益于抗菌涂料提供的额外保护层。抗菌涂料能够抑制微生物在涂料表面的生长,含妙抗保®抗菌涂料添加剂的涂料可帮助保持物体表面清洁。我们的定制化学品在制造时加入到涂料中,可以持续保护产品及环境免受多种有害细菌和霉菌的影响,提升了产品的耐用性从而打造洁净的医疗环境。

全球对抗菌素耐药性日益严重的问题予以关注,造成了对合成抗菌剂的一些混淆。抗菌素是一类抗菌剂。嵌入式抗菌剂也属于同一类,但实际上与抗菌素有很大不同。内建抗菌技术的目的是保护产品、除臭、抑制造成污迹、异味的微生物的生长繁殖。 尽管术语“抗菌素”及“抗菌剂”经常交替使用,但抗菌素耐药性的发展与内建抗菌防护之间没有任何关系。

事实上,使用内建抗菌剂可以支持抗菌素耐药性的预防工作。 由于内建式抗菌技术有助于防止特定类型细菌的生长,因此随着时间的推移,患者和员工接触到的病患环境中的微生物会减少。减少现有细菌,再加上持续进行清洁和消毒,可以有效改善环境卫生程度。具有讽刺意味的是,用于医院和清洁设备的凝胶、防腐剂和洗手液等抗菌产品中所添加的同样的化学物质,实际上却能促进这些抗菌菌株的生长,不管细菌是好是坏全部杀死。抗生素自20世纪初问世以来,挽救了无数生命,根除有害细菌引起的疾病;但是,正如药物滥用会削弱药效一样,抗菌涂料也不是万无一失的措施。

可以肯定地说,只要不完全依赖于一种方法,医院现在就可以在他们的抗病手段中加入抗菌涂料。

无人机首次完成运送人体移植器官

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据外媒报道,一家无人机成功将捐赠的肾脏运送到医院。这架无人机从马里兰州巴尔的摩飞往马里兰州医院,全程2.8英里,共计飞行10分钟。等待肾脏的是一名44岁的女性,在进行移植手术前,她已接受了8年透析。

运输移植器官的无人驾驶系统,由马里兰大学及其医学院、马里兰州活体遗产基金会医生、研究人员与航空工程专家历时3年共同开发。如果需要进行器官移植的患者最终找到了匹配的捐赠者,那么时间至关重要。供体器官离体后至移植到受者体内的时间间隔越长,器官的功能就越差。要提高移植成功率,器官运输是十分关键的一步。相关研究人员表示,无人机将很快成为最快、最安全、最便宜的移植器官运输方式之一。

此前,移植器官通常是由包机或者商业航班负责运送,但这一方式有很大的局限性。据报道,目前有近11.4万人需要器官移植,而平均每天便有18人因等待器官死亡。

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虽然两地仅仅相隔 2.7 英里(约 4.35 公里),但作为首次无人机运输移植器官,运输团队在临近正式运输前的 700 个小时内进行了多达 44 次的试飞。

为了确保万无一失,除了选择最大载重远大于实际需求的机型外,团队还为无人机配备了备用螺旋桨、备用电机、双电池甚至是降落伞回收系统。另外,专注于无人机基础设施和支持服务的 AiRXOS 也加入到了这次运输工作当中,为其提供追踪服务。

最终,器官顺利地在 10 分钟内送往了目的地,成功地移植到了受捐者体内,而患者也在上周康复出院。

该无人机运输器官项目由 Joseph R. Scalea 博士创建。在接受采访时,Scalea 表示在多年前的一起器官移植手术中,本应该在 9 个小时内抵达的器官,却因为交通问题足足延误了 20 个小时。而在那时,他就萌生了希望通过现代技术降低移植器官运送耗时的想法,于是也就有了该项目的诞生。

Scalea 表示,无人机运输移植器官,不仅能够有效地缩短耗时,还能实时监控器官的温度等数据,能够有效提升器官移植的成功率。

加密锚定机制(crypto-anchors)可能从此杜绝假药

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世界上最小的计算机 IBM Crypto-Anchor

欺诈使得全球经济每年的损失超过3万亿英镑。从企业腐败到假冒电子产品,再到身份盗窃,几乎所有行业都存在不诚信的行为,其中也包括医疗保健行业:在有些国家,近70%的药品都是假药。

2月初,世界卫生组织报告说,假冒的白血病药物正在欧洲和美洲传播,英国市场上架的普纳替尼(Iclusig)包装与正品看起来一样。医生们在假冒的抗疟疾药物中还发现了摇头丸和伟哥的成分。

事实证明,出于几个原因,确保药品的真实性与对银行账户或消费电子产品进行监控几乎一样困难。由多个国家数十个供应商组成的复杂供应链,使得阻止不法之徒对药品动手脚变得非常困难。合法药品的市场的利润已经超过了非法假药市场,对此假药贩子不会视而不见。而且当病人因服用假药而无法痊愈,医生通常会认为是疾病的原因,不会想到是药有问题。

因为IBM的一个研究小组正在开发加密锚定机制,上述状况可能很快就会改变。所谓加密锚定机制是将防篡改数字指纹嵌入到产品中,并与区块链相联,以证明药品的真实性(区块链是一长串数字记录,称之为区块,通过加密的代码相连)。

加密锚比一粒沙子还小,可以采用多种形式,例如置于药片之上的光学编码,可以区别真药与假药,这与给钻石做测量和标记,以区别于真假钻石是一个道理。

研究人员举了一个例子,他们将一个加密锚嵌入一种可食用的磁性墨水,这种墨水可以用来给疟疾药片上色。一滴水就能显现密码,从而向消费者确保该药的真实性和食用安全性。

由于识别码无法复制,加密锚非常安全,在造假越来越多的制药领域为患者、医生和医疗保健提供商提供了额外的安全保障。

害怕打针?美国研发3D打印疫苗贴片,无痛接种成真

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3D打印疫苗贴片

说到打疫苗,最让人恐惧的还是看见针筒,打针瞬间的痛楚。不过一个新发明或许可以改变这一切:据物理学家组织网报道,美国斯坦福大学和北卡罗莱纳大学教堂山分校的研究人员创造了一种3D打印疫苗贴片。该贴片可直接贴在皮肤上,无需注射就能完成疫苗接种。动物试验表明,疫苗贴片产生了显著的T细胞和抗原特异性抗体反应,产生的免疫反应是用针注射到手臂肌肉中的疫苗的10倍。

相关研究论文发表于最新一期的《美国国家科学院院刊》,其突破在于排列在一块聚合物贴片上的3D打印的微针。该论文主要作者、斯坦福大学医学教授Joseph DeSimone说:“我们开发这项技术的目的就是降低疫苗开发的时间、使用的剂量,同时缓解人们在皮下注射时产生的疼痛感。”

研究人员称,疫苗贴片方便易用而且有效,为接种疫苗提供了新方法,这种新方法比针头注射疼痛更轻、侵入性更小,并且可以自行接种。

研究结果表明,疫苗贴片产生了显著的T细胞和抗原特异性抗体反应,产生的免疫反应比皮下注射强10倍。免疫反应越强,疫苗所需的剂量越少,因此,使用小剂量的微针疫苗贴片就可以产生与注射器注射疫苗相似的免疫反应。

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3D打印贴片针刺制作方法(PNAS)

微针贴片已经研究了几十年,但收效甚微。北卡罗莱纳大学医学院微生物学和免疫学系研究员、论文另一主要作者田少民(音译)解释道,让微针适应不同类型的疫苗通常是一个挑战。在本研究中,他们借助3D打印技术,让微针可以轻松定制,以开发各种针对流感、麻疹、肝炎或新冠病毒的疫苗贴片。

新冠疫情让人们意识到接种疫苗的重要性,但接种疫苗要去医院,而且需要专业人士注射;此外,疫苗还需要冷藏。而疫苗贴片可以运送到世界任何地方,无需特殊处理,人们可以自己使用,因此可大幅提高接种率。

研究人员正在继续努力,将RNA疫苗(如辉瑞公司和莫德纳公司的新冠疫苗)制成微针贴片,以备未来测试。最后,约瑟夫教授说:

“我们在新冠疫情期间得到的最大教训之一是,科学技术的创新可以决定全球反应的成败,最新研究为我们应对疫情增添了一柄利器。”

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