与1型糖尿病共生
针刺、测量、注射——这是许多1型糖尿病患者每日必须经历的生活。这种自身免疫性疾病需要持续关注、频繁监测，并精确注射胰岛素。因为胰岛素水平过高还是过低，都可能带来严重的生命危险。
一位父亲的使命如何促成胰岛素治疗的突破
- 为了简化儿子的糖尿病护理，这位父亲推动了胰岛素输送领域的一项突破。
- 患有 1 型糖尿病的人必须不断监测血糖并注射精确剂量的胰岛素，以避免危及生命的并发症。
- 为了简化儿子的糖尿病管理，Ed Damiano 开发了 iLet Bionic Pancreas，用 20 年实现了他的目标。
- 该系统使用肖特医药注射剂瓶进行精确微量给药，自动输送胰岛素。
- iLet 的自适应技术可能有助于管理未来的其他激素紊乱。
当他的儿子在婴儿时期被诊断出患有糖尿病，波士顿大学生物医学工程教授 Ed Damiano 提出了一个远大的目标：等 David 上大学时，他就不再需要担心自己的疾病了。二十年后，他的目标变成了现实。借助 iLet 仿生胰腺系统，Ed 不仅开发了人工胰腺，还为未来采用先进技术和组件的自动化疗法奠定了基础。该系统使用了肖特医药的定制注射剂瓶，实现精确的微剂量给药。
这个年轻家庭的生活发生了突然的改变。Ed 和 Toby Damiano 的儿子 David 在 11 个月大时被诊断出患有 1 型糖尿病。“我的第一个想法是，噩梦和现实之间的唯一区别在于现实持续时间更长。所以那是一个可怕的时刻，”Ed Damiano 回忆道。医生也没有治疗这么小的孩子的经验。
每一次微调胰岛素的剂量，都责任巨大——微小的误差就可能危及生命-----这种压力让埃德深感焦虑，对孩子的未来充满担忧。然而，在经历了最初的不断尝试与摸索后，他开始思考：是否可以研发或至少参与开发一种技术，让它能够自动调节大卫的血糖水平，-让他不再为大卫的病情时刻担心？
这是一项极具挑战性的任务。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，患者的免疫系统会攻击并破坏胰腺内负责分泌胰岛素的β细胞。而胰岛素在人体能量代谢中起着至关重要的作用——它负责将血液中的葡萄糖输送到细胞中，作为能量来源。如果缺乏胰岛素，葡萄糖就会滞留在血液中，导致血糖水平升高，并引发各种严重的长期并发症。正是由于胰岛素与葡萄糖之间的动态平衡极其复杂且容易波动，使得糖尿病的治疗变得异常困难。
夜间风险
对于1型糖尿病患者来说，夜间休息时存在特殊的风险。在睡眠过程中，血糖水平可能会在不知不觉中下降，这种情况被称为“夜间低血糖”。由于患者在睡梦中往往察觉不到颤抖或出汗等预警信号，严重的低血糖可能会带来严重后果，在极端情况下甚至危及生命。
埃德和托比清楚地记得，在治疗初期的那些夜晚，他们是如何在焦虑与紧张中度过的。“我们每晚要给大卫测血糖一到三次，以确保他的安全。如果血糖偏高，我们就给他注射胰岛素；如果太低，就给他喝果汁。但他全程都睡得很沉，甚至在我们喂他喝果汁的时候都没有醒过来。”年幼的大卫很早就体会到糖尿病患者的生活有多么麻烦。
针刺、测量、希望
手动测量血糖水平通常需要每天进行多次注射。
过去，患者需要手动测量血糖水平，并相应地调整胰岛素剂量，通常每天需要多次注射。这种治疗方式无疑充满挑战，因为饮食、运动、压力等诸多因素都会对血糖水平产生不可预测的影响。
因此，精确计算胰岛素的剂量是1型糖尿病患者日常生活中面临的最大挑战之一。找到平衡点，使血糖水平保持在最佳范围--即所谓的 “目标血糖时间”至关重要。然而，实现这一平衡需要经验和持续的关注。
什么是 1 型糖尿病？
- 1 型糖尿病是一种自身免疫性疾病，免疫系统会攻击胰腺中的β 细胞，导致身体无法自行分泌胰岛素。
- 该疾病通常在儿童或青少年时期发病，目前无法治愈，全球约 900 万人 受其影响。
- 典型症状包括极度口渴、频繁排尿、体重骤降和极度疲劳。
- 若不接受治疗，患者的血糖将无法调节，可能引发 酮症酸中毒（ketoacidosis），甚至导致器官衰竭等严重并发症。
- 治疗方法包括终身胰岛素治疗（注射或使用胰岛素泵）以及持续血糖监测。
- 血糖控制不佳可能导致心血管疾病、肾脏损伤和视力丧失等长期并发症。
- 患者的日常生活面临诸多挑战，如饮食、运动、压力 等因素都会影响胰岛素需求，需时刻关注血糖波动。
- 2 型糖尿病通常发生在成年时期，与肥胖和缺乏运动密切相关。尽管患者体内仍能分泌胰岛素，但细胞对胰岛素的敏感性下降（胰岛素抵抗）。与 1 型糖尿病不同，2 型糖尿病并非自身免疫性疾病。
如果血糖水平过高，可能会对器官、血管和神经造成长期损害；而血糖过低不仅会引发严重的健康问题，甚至可能危及生命。正如埃德和托比所经历的那样，夜间血糖下降尤其危险，因为未被察觉的低血糖风险会大大增加。这正是许多糖尿病患者每天需要多次测量血糖，并不断调整胰岛素剂量的原因。长此以往，心理压力也会极大增加：研究表明，糖尿病患者患抑郁症的概率约为普通人的两倍。
“具有革命性潜力的 ”突破性设备
埃德·达米亚诺不愿接受这种自身免疫性疾病的“不可避免性”。幸运的是，他具备改变1型糖尿病患者生活的独特优势。作为波士顿大学的生物医学工程教授，他不仅精通生物医学和工程学，还拥有个人的亲身经历与专业知识相结合的独特视角。他的目标是研发一款人工胰腺，能够自动调节胰岛素和胰高血糖素的剂量，让患者的日常生活更加安全和轻松，并彻底革新1型糖尿病的管理方式。
目前，许多患者使用持续血糖监测系统（CGM），该系统可实时测量血糖，并在血糖值达到临界值时发出警报。CGM 传感器通常植入皮下，持续发送血糖数据，使患者能够快速判断自己的血糖水平是否在理想范围内。
然而，CGM 需要定期校准，并且仅通过组织液间接测量血糖，这可能会导致一定程度的误差。例如，患者可以输入自己摄入的卡路里或运动强度，以帮助系统计算血糖变化。但即便是经验丰富的患者，这些数据依然只是估算值，并不完全精准。
从父亲到创新者
埃德·达米亚诺（Ed Damiano）是 Beta Bionics 的联合创始人。这家美国公司成立于 2015 年，总部位于加利福尼亚州欧文（Irvine），员工约 250 人，秉持着“以人为本，服务整个糖尿病群体”的理念。埃德的创新动力来源于他的儿子——大卫（David），他在仅 11 个月大时被诊断出 1 型糖尿病。正因如此，埃德始终怀揣着对 双激素仿生胰腺 研发的热情和执着。
自 2004 年起，埃德便在波士顿大学（Boston University）担任生物医学工程学教授。在此之前，他曾在伊利诺伊大学（University of Illinois）担任机械工程助理教授。
他拥有伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的 应用力学博士学位 和 生物医学工程学士学位，以及华盛顿大学圣路易斯分校（Washington University in St. Louis）的机械工程硕士学位。
患者还可以使用胰岛素泵，相较于传统注射器，其给药精度更高。但由于剂量调节并非完全自动化，患者仍然面临低血糖或高血糖的风险。尽管许多患者认为胰岛素泵减轻了日常负担，但持续自我监测和人工干预仍不可避免。
“我们需要的是一款全新的工具”埃德总结道。于是，他创立了 Beta Bionics公司，专注于研发这一革命性产品。他的动力源于一个坚定的信念：让他的儿子在患有糖尿病的情况下，也能无忧无虑地生活。2019年，埃德向医学界推出了 iLet 仿生胰腺，这款全新的医疗设备旨在彻底解决现有方案的所有缺陷，并实现完全自主运行。同年，该设备荣获美国食品药品监督管理局（FDA）罕见的“突破性医疗设备”（Breakthrough Device）认证。
让生活变得更轻松
iLet 是一款小巧便携的触摸屏设备，体积略小于 iPhone，但厚度约为 iPhone 的两倍。
与传统方法不同，iLet 依靠三种自适应闭环算法来实时控制 100% 的胰岛素剂量，患者无需手动计算或输入卡路里、碳水化合物摄入量、运动情况等信息。他们只需在设备初始化时输入一次体重即可。
正如埃德所说，这的确是一项突破性技术：“大多数病人很少处于最佳血糖水平窗口期。而 iLet 通过持续测量血糖并实时调整胰岛素剂量，彻底解决了这个问题。iLet 让人们重新拥有自由——他们可以随进食或运动，而不必时刻担心血糖水平。”
iLet 的使用过程非常简单，患者只需完成几个步骤即可。Beta Bionics 会向用户提供一套包含卡式瓶和输送管的更换装置。患者可在药房购买胰岛素并自行灌装。灌装完成后，只需将卡式瓶插入 iLet，设备便会自动完成给药。
卡式瓶的更换频率取决于患者的胰岛素需求，而这与体重及其他因素相关。一般而言，成人每周需要约 3 毫升胰岛素，相当于一支卡式瓶容量，每年大约需使用 52 支。这些卡式瓶是一次性产品，使用后可直接丢弃。
然而，iLet 不仅仅是一台胰岛素泵。它能够自动计算并输送两种关键激素，使其真正成为“仿生胰腺”。正如埃德所说：“仿生胰腺并不能治愈糖尿病，但它是一座通往治愈的桥梁。”
一个充满希望的愿景
埃德与肖特医药的合作对这项医学突破至关重要。尽管 Beta Bionics 最初只是一个小型初创公司，且该项目风险较高，但肖特医药仍在一开始便给予了支持。埃德的愿景以及他与儿子的真实故事，成为了推动合作的关键动力。“当时，这个故事深深打动了我们。” 多米尼克·鲍尔特回忆道，“当埃德·达米亚诺第一次联系我们时，Beta Bionics 公司只有他一个人。”
尽管业务存在不确定性，为埃德的儿子和其他 1 型糖尿病患者创造更美好生活的使命值得支持。“当时我坐在埃德的办公室里，他告诉我，他这样做是为了他的儿子，他说：'我希望他能够上大学，而不用每天注射胰岛素。'我的人生目标是开发出一种全功能的解决方案。'我觉得这句话非常感人，“多米尼克回忆道，”我们的合作始于 2016 年左右。
肖特医药面临的一个主要挑战，是如何定制产品组件，以适应 Beta Bionics 的制造流程和生产工艺，同时调整自身的生产能力来满足该设备的制造需求。
肖特医药项目经理阿瑟·哈克巴特谈到技术挑战时解释道：“我们专门开发了一套生产工艺，包括对卡式瓶进行清洗、硅化处理和轧盖，使其适配便携式泵设备。”
随后，阿瑟补充道，团队需要不断优化生产流程，以确保能够稳定且大规模地生产卡式瓶。“质量水平必须始终如一” 他说道，“调整生产线以适应客户的规格要求，并完成卡式瓶的清洗和硅化处理——这些都是我们开发的工艺技术的一部分。
下一步里程碑：双激素设备
要让 1 型糖尿病患者真正无忧无虑地生活，仍需一段时间。自 2023 年起，iLet 已在美国获批上市，目前已有超过 10,000 名用户使用，但目前仅支持胰岛素输送，并且仅限于美国市场。
下一代设备已经开始研发，它将配备两台微型泵和细导管，可同时向体内输送胰岛素和胰高血糖素（glucagon）。这两根导管通过皮下的导管连接至体内组织，直接输送激素。“这个系统可以同时包含胰岛素和胰高血糖素——两种调节血糖水平的激素，并根据身体需求自动调整剂量。”埃德自豪地说道。今年，Beta Bionics 已与 Xeris 公司建立合作，计划尽快推出胰高血糖素组件。
事实上，iLet 是首款潜在能够输送两种激素的设备，也是唯一一款能够完全自主运作的设备。然而，目前双激素版 iLet 仍未向患者开放使用。它已进入临床试验阶段，仍在进一步测试中。双激素系统在正式上市之前，还需向美国食品药品监督管理局（FDA）提交审批申请，并获得批准。
未来，这项技术的潜力或许不仅限于改善糖尿病患者的生活。其自适应算法技术和双激素给药系统有望在未来应用于其他需要精准、持续激素调节的疾病。这意味着，iLet 可能不仅能帮助糖尿病患者，还能造福其他慢性病患者，成为医疗技术领域的多功能解决方案。
但对埃德·达米亚诺来说，这种远景只是 Beta Bionics 成功故事的一部分。毕竟，他从未忘记自己最初的目标：“一开始，这只是一个兴趣项目，后来发展成研究课题，最终成为一项开发自动化血糖控制系统的想法，一种能够在我儿子上大学时照顾他的‘仿生胰腺’。” 他说道。有了 iLet，埃德终于实现了这一目标。
