【摘要】

人体通过D-葡萄糖与生物受体的特异性结合启动，具有精细的代谢系统来调节血液中的D-葡萄糖水平，但不能释放胰岛素会诱发高血糖或I型糖尿病。虽然胰岛素输送是一种有效的高血糖治疗形式，但用于按需补充的胰岛素释放的自我调节触发仍然不足。

最近，郑州大学基础医学院梅英武副教授，陕西科技大学Renqi Wang博士、陈咏梅教授团队共同提出了一种仿生葡萄糖触发-胰岛素释放系统，即一种预载胰岛素的双齿 β-环糊精基水凝胶；双自我调节系统显示特定的 D-葡萄糖反应，以实现准确监测和同时按需触发胰岛素释放。D-葡萄糖与双齿β-环糊精之间的特异性结合诱导质子的释放，导致水凝胶的宏观膨胀，随后触发胰岛素的按需和长期补充。相反，D-葡萄糖的异构体，如 D-果糖和 D-半乳糖，会导致水凝胶收缩，并延迟胰岛素释放。I 型糖尿病小鼠模型的体内研究确定，虽然双齿 β-CD 水凝胶预装了短效胰岛素，但它可以在12小时内对血糖水平进行长效控制。相关论文以题为Biomimetic Glucose Trigger-Insulin Release System Based on Hydrogel Loading Bidentate β-Cyclodextrin发表在《Advanced Functional Materials》上。

【总结】

双齿 β-CD 通过三个简单的反应很容易合成，从 DMβCD 和对（溴甲基）苯基硼酸开始。双齿β-CD的形成过程被发现是尺寸选择性的，因为从间（溴甲基）苯基硼酸试剂中，不能提供双齿β-CD衍生物。双齿 β-CD（即 4-CH2PACD）包含葡萄糖狭缝，并显示出与 D-葡萄糖的高效特异性结合。合成的 4-CH2PACD 被掺杂到 PAAm 水凝胶中，赋予水凝胶对 D-葡萄糖的特异性反应。具体而言，当凝胶在 D-葡萄糖溶液中平衡时，水凝胶的膨胀是可见的，而在 D-葡萄糖异构体（如 D-果糖和 D-半乳糖）溶液中则收缩。发现这种特征有利于自我调节的特定葡萄糖响应性胰岛素释放，因为溶液中高浓度的 D-葡萄糖会导致凝胶膨胀并增加网格尺寸。体内试验表明，在 T1DM 中预加载双齿 β-CD 和短活性胰岛素的 PAAm 水凝胶能够实现长期持续的血糖控制。预计这种简便的合成方法将为双齿 β-CD 作为各种重要生物化合物或代谢物的受体的合成打开一扇新的大门。考虑到 β-CD 与许多生物或药物活性化合物之间的多功能主客体内含物，以及双齿 β-CD 与靶向生物分子之间的特定相互作用，为 DSGTIR 开发了一种新机制。