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,它在調節食欲和能量代謝中起著關鍵作用。當人體處于饑餓狀態時,胃底會大量分泌胃饑餓素,從而增加食欲,促進食物攝入。胃饑餓素通過與大腦中的特定受體結合,影響下丘腦的食欲調節中心,進而調節食欲和能量代謝。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,這可能導致食欲增加和能量攝入增加。因此,通過調節胃饑餓素的水平,可以幫助控制食欲,促進減肥。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,達到減肥的效果。近日,浙江大學南科望研究員、香港城市大學于欣格教授和麻省理工學院Giovanni Traverso教授三校聯合,另辟蹊徑地尋求運用非藥物、無創、可遠程操控的方法來調節活體內的胃饑餓素水平。該團隊合力研發了一款可吞服、無電池、組織粘附的軟體機器人(IngRI)用于非侵入性的胃部電刺激,并在成年豬體內實現了胃饑餓素水平的調節。該工作“An ingestible, battery-free, tissue-adhering robotic interface for non-invasive and chronic electrostimulation of the gut”發表于Nature Communications,浙江大學藥學院為本研究第一單位。論文展示了一個創新的可吞服軟體機器人IngRI(圖1),它是一種設計用于在消化道內進行無線長期電刺激的設備。IngRI最初被封裝在一個明膠膠囊中,當膠囊進入腸道后,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,在腸道中導航至所需的位置,特別是胃部。
到達目標位置后,IngRI利用仿生水凝膠的粘附作用,牢固地附著在胃粘膜上,確保設備的穩定性和適形電極與組織的有效接觸。通過近場感應耦合,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胞,以達到治療的目的。這種設備的設計克服了傳統可攝入電刺激設備的一些限制,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器人(IngRI),用于實現胃腸道的可吞服、無線電刺激。離體和體內測試均表明,該軟設備架構比現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一步導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。這些數據支持通過非藥物神經調節調節食欲和治療其他疾病的潛力。