胃生长激素释放肽(Ghrelin),别名“胃饥饿素”,是一种在胃肠道中分泌的肽类物质,它在调节食欲和能量代谢中起着关键作用。当人体处于饥饿状态时,胃底会大量分泌胃饥饿素,从而增加食欲,促进食物摄入。胃饥饿素通过与大脑中的特定受体结合,影响下丘脑的食欲调节中心,进而调节食欲和能量代谢。胃饥饿素的作用包括增加食欲、减少能量消耗、促进脂肪储存。在减肥过程中,胃饥饿素的水平通常较高,这可能导致食欲增加和能量摄入增加。因此,通过调节胃饥饿素的水平,可以帮助控制食欲,促进减肥。目前,针对胃饥饿素的药物和治疗方法正在研究之中,旨在通过抑制胃饥饿激素的分泌或降低其活性,达到减肥的效果。近日,浙江大学南科望研究员、香港城市大学于欣格教授和麻省理工学院Giovanni Traverso教授三校联合,另辟蹊径地寻求运用非药物、无创、可远程操控的方法来调节活体内的胃饥饿素水平。该团队合力研发了一款可吞服、无电池、组织粘附的软体机器人(IngRI)用于非侵入性的胃部电刺激,并在成年猪体内实现了胃饥饿素水平的调节。该工作“An ingestible, battery-free, tissue-adhering robotic interface for non-invasive and chronic electrostimulation of the gut”发表于Nature Communications,浙江大学药学院为本研究第一单位。论文展示了一个创新的可吞服软体机器人IngRI(图1),它是一种设计用于在消化道内进行无线长期电刺激的设备。IngRI最初被封装在一个明胶胶囊中,当胶囊进入肠道后,它会溶解并释放出折叠的IngRI。一旦释放,IngRI可以利用外部手持磁铁的帮助,在肠道中导航至所需的位置,特别是胃部。
到达目标位置后,IngRI利用仿生水凝胶的粘附作用,牢固地附着在胃粘膜上,确保设备的稳定性和适形电极与组织的有效接触。通过近场感应耦合,IngRI能够提供可编程的电脉冲,用于刺激胃肠道中具有电兴奋性的细胞,以达到治疗的目的。这种设备的设计克服了传统可摄入电刺激设备的一些限制,如电极与组织接触不良和电池寿命有限,为胃肠道疾病的治疗提供了新的可能性。这项研究展示了一种概念性的软体机器人(IngRI),用于实现胃肠道的可吞服、无线电刺激。离体和体内测试均表明,该软设备架构比现有的刚性电刺激装置具有更好的电极组织接触和更长的胃滞留时间。IngRI提供的短脉冲刺激进一步导致血浆胃饥饿素水平增加,可激活生长激素促分泌素受体(GHS-R)并刺激食物摄入和脂肪沉积。这些数据支持通过非药物神经调节调节食欲和治疗其他疾病的潜力。