日前，《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）评选出了2015年度全球杰出青年创新人物。35位入选者均是学术界或工业界35岁以下的科技创新精英，通过他们在生物医药、纳米技术、能源、计算、通信等前沿领域的研究和应用引领着科技发展的潮流。
MIT Technology Review创刊于1899年，是历史最悠久的权威科技之一；自1999年以来了“35 Innovators Under 35”的评选。曾经的获者包括Facebook的创始人Mark Zuckerberg、Linux之父Linus Torvards、Yahoo创始人杨致远以及美国科学院院士庄小威等。
2014年国际糖尿病联合会发布的最新版《糖尿病地图》显示，2013年全球约有3.82亿成年人患有糖尿病；到2035年人数预计会上升至5.92亿。对于1型和部分2型糖尿病患者而言，长期注射胰岛素并配合血糖是必须的治疗手段。然而，这不仅会给患者带来极大的痛苦，还可能会导致低血糖等并发症。据此，顾臻教授大胆提出了研发人工仿生胰岛细胞囊泡的设想，以期能够智能地根据血糖的变化调控胰岛素的。
据MIT Technology Review的评论介绍，顾臻教授课题组最近开发出一种指甲盖大小的“智能胰岛素贴片”，覆盖着100多个微小的针，这些针充满了微小的囊泡。当血糖浓度过高时，这些囊泡会打开，胰岛素。
今年6月22日，顾臻课题组在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了“智能胰岛素贴片”的研究，为终结糖尿病治疗的注射时代带来了新的希望。那么，“智能胰岛素贴片”的原理是什么？有哪些优势或创新性？向临床需要多长的时间？还有哪些需要完善或克服的问题？
带着这些问题，生物探索记者有幸采访到了顾臻教授。采访中，顾臻教授不仅详细解答了以上问题，还分享了他从化学领域到生物学领域的转变过程、科研生涯中印象最深刻的事情以及他对研究生提出的“Four Thinking”准则。以下是此次采访实录：
Part 1：智能胰岛素贴片，或终结糖尿病治疗注射时代
生物探索：“智能胰岛素贴片”的原理是什么？
顾臻：这是一个“仿生设计”，来模拟正常胰岛细胞内储藏胰岛素的囊泡随血糖变化快速响应的功能。我们首先将生物相容性非常好的天然物质透明质酸和一种常见的用于诊断氧气的有机化合物2-硝基咪唑结合起来，利用这些材料构建了能够对葡萄糖响应的人工囊泡。当血糖水平升高时，被挤入这些囊泡的葡萄糖在包裹在囊泡内的葡萄糖氧化酶作用下氧化为葡萄糖酸，同时消耗了氧气；局部的“缺氧”使疏水性的2-硝基咪唑为亲水性结构，从而导致囊泡迅速崩解，将包裹的胰岛素出来。
为了减轻注射时患者所受的痛苦和麻烦，我们将这些人工囊泡置放在微针阵列中，这些微针的最大直径不超过200微米，当由这些微针构成的贴片黏贴到皮肤上时，针尖可以穿透皮肤，与皮肤下的微循环系统连通，从而可以血糖水平并智能地在高血糖下快速适量的胰岛素，而在血糖正常时，很少量的胰岛素。
生物探索：设计“智能胰岛素贴片”的想法是如何形成的？
顾臻：长期以来，基于葡萄糖氧化酶的胰岛素智能体系的研发都是基于酸响应的材料。高糖时，催化产生的葡萄糖酸可促使制剂形变或降解从而触发胰岛素的，但响应速度比较慢，因而制约了临床应用。
两年前我们意识到在葡萄糖变成葡萄糖酸的过程中氧气也随之消耗，于是设计了“缺氧”响应的人工囊泡。很快，我们发现这种囊泡可以快速地对葡萄糖响应并胰岛素。为了有效的利用这种材料的快速响应性能，并减轻患者所受的注射痛苦，我们想到了采用微针结构的注入方式，将囊泡置入其中，既可以从体表的微循环系统到血糖水平并智能地胰岛素，又可以实现无痛化的治疗。
生物探索：与目前的糖尿病疗法相比，“智能胰岛素贴片”有哪些优势或创新性？
顾臻：传统的1型和晚期2型糖尿病的治疗需要在血糖测试基础上，每次的注射胰岛素，不但给患者造成痛苦和麻烦，而且胰岛素的剂量很难控制，易导致血糖过高或过低，从而诱发一些并发症，严重危害到糖尿病人的健康。尽管有病人携带胰岛素泵，但目前仍很难实现精准输药，并且还需要频繁置换针头。
我们的“智能胰岛素贴片”可以根据实时的血糖水平适量的胰岛素，并且整个“贴片”可以根据患者的体重和胰岛素性进行个性化定制，可以更好的控制血糖水平。此外，“贴片”还采用微针化无痛治疗，可以极大地提高糖尿病患者的生活质量。
生物探索：预计“智能胰岛素贴片”向临床需要多长的时间？还有哪些需要完善或克服的问题？
顾臻：我们现在正在与某医药公司联手研发，在一些大型动物模型上实验并优化“智能胰岛素贴片”体系；如果顺利的话，我们将会在两到三年后进入临床试验阶段。我们希望能够进一步延长这种“智能胰岛素贴片”的有效作用时间，使得患者可以每隔两三天才更换一次贴片。
生物探索：未来5-10年，糖尿病治疗领域会有怎么样的发展？
顾臻：目前学术界和工业界对糖尿病治疗的研发投入和热情都很高涨。在中国，已有上亿的糖尿病患者；在美国，到2050年三个人当中便会有一名糖尿病患者。大家越发感糖尿病治疗领域研发的紧迫性。
一方面在给药方法和途径上将会有进一步突破，不少实验室、医药公司正加紧智能胰岛素递药体系、无痛吸入式或口服胰岛素的研发和；另一方面细胞疗法也是关注重点，比如如何更长久、更安全地移植胰岛细胞以及进行干细胞的培育等，这些都常有前景的研发方向。
节选：生物探索
随着科技的进步，治疗糖尿病的方法日益繁多。现在除了糖尿病手术是成熟的治疗部分糖尿病的手术以外，涌现了很多医疗的概念产品。这个技术是有性的，但是是否未来能依靠它改变治疗糖尿病的现状，还是需要长期临床的考证。。
【注】孟化，医学博士后、主任医师、副教授、研究生导师，首都医科大学附属友谊医院微创外科专家。擅长胃肠肿瘤手术、肥胖微创减重手术、糖尿病手术、食管反流手术等疾病。每周二下午友谊医院专诊。
孟化博士个人网站