胃生長激素釋放肽(Ghrelin),別名“胃饑餓素”,是一種在胃腸道中分泌的肽類物質(zhì),它在調(diào)節(jié)食欲和能量代謝中起著關(guān)鍵作用。當(dāng)人體處于饑餓狀態(tài)時,胃底會大量分泌胃饑餓素,從而增加食欲,促進(jìn)食物攝入。胃饑餓素通過與大腦中的特定受體結(jié)合,影響下丘腦的食欲調(diào)節(jié)中心,進(jìn)而調(diào)節(jié)食欲和能量代謝。胃饑餓素的作用包括增加食欲、減少能量消耗、促進(jìn)脂肪儲存。在減肥過程中,胃饑餓素的水平通常較高,這可能導(dǎo)致食欲增加和能量攝入增加。因此,通過調(diào)節(jié)胃饑餓素的水平,可以幫助控制食欲,促進(jìn)減肥。目前,針對胃饑餓素的藥物和治療方法正在研究之中,旨在通過抑制胃饑餓激素的分泌或降低其活性,達(dá)到減肥的效果。近日,浙江大學(xué)南科望研究員、香港城市大學(xué)于欣格教授和麻省理工學(xué)院Giovanni Traverso教授三校聯(lián)合,另辟蹊徑地尋求運用非藥物、無創(chuàng)、可遠(yuǎn)程操控的方法來調(diào)節(jié)活體內(nèi)的胃饑餓素水平。該團(tuán)隊合力研發(fā)了一款可吞服、無電池、組織粘附的軟體機(jī)器人(IngRI)用于非侵入性的胃部電刺激,并在成年豬體內(nèi)實現(xiàn)了胃饑餓素水平的調(diào)節(jié)。該工作“An ingestible, battery-free, tissue-adhering robotic interface for non-invasive and chronic electrostimulation of the gut”發(fā)表于Nature Communications,浙江大學(xué)藥學(xué)院為本研究第一單位。論文展示了一個創(chuàng)新的可吞服軟體機(jī)器人IngRI(圖1),它是一種設(shè)計用于在消化道內(nèi)進(jìn)行無線長期電刺激的設(shè)備。IngRI最初被封裝在一個明膠膠囊中,當(dāng)膠囊進(jìn)入腸道后,它會溶解并釋放出折疊的IngRI。一旦釋放,IngRI可以利用外部手持磁鐵的幫助,在腸道中導(dǎo)航至所需的位置,特別是胃部。
到達(dá)目標(biāo)位置后,IngRI利用仿生水凝膠的粘附作用,牢固地附著在胃粘膜上,確保設(shè)備的穩(wěn)定性和適形電極與組織的有效接觸。通過近場感應(yīng)耦合,IngRI能夠提供可編程的電脈沖,用于刺激胃腸道中具有電興奮性的細(xì)胞,以達(dá)到治療的目的。這種設(shè)備的設(shè)計克服了傳統(tǒng)可攝入電刺激設(shè)備的一些限制,如電極與組織接觸不良和電池壽命有限,為胃腸道疾病的治療提供了新的可能性。這項研究展示了一種概念性的軟體機(jī)器人(IngRI),用于實現(xiàn)胃腸道的可吞服、無線電刺激。離體和體內(nèi)測試均表明,該軟設(shè)備架構(gòu)比現(xiàn)有的剛性電刺激裝置具有更好的電極組織接觸和更長的胃滯留時間。IngRI提供的短脈沖刺激進(jìn)一步導(dǎo)致血漿胃饑餓素水平增加,可激活生長激素促分泌素受體(GHS-R)并刺激食物攝入和脂肪沉積。這些數(shù)據(jù)支持通過非藥物神經(jīng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)食欲和治療其他疾病的潛力。