水凝胶的秘密在于其核心的纳米颗粒的独特物理特性。水凝胶并不是什么新鲜事物——例如，现在很多人都戴着由水凝胶制成的隐形眼镜——但这些隐形眼镜经过设计可以抵抗撕裂并保持形状。相反，阿佩尔的水凝胶是由聚合物和纳米颗粒组成的，它们彼此之间的结合很弱，这样就可以像凝胶一样粘在一起，但随着时间的推移会慢慢消散。水凝胶是由聚合物链和纳米颗粒组成的网状结构组成的，这些纳米颗粒可以固定药物分子，直到网状结构溶解，释放药物。

Appel解释说:“我们的水凝胶需要几个月的时间才能像方糖一样一个分子一个分子地溶解在水中。我经常说的是，网状物是由一种分子尼龙搭扣(Velcro)粘合在一起，粘合得很好，但很容易被拉开。”

这种新的水凝胶，技术上被称为聚合物纳米颗粒(PNP)水凝胶，具有“恰到好处”的流体状流动质量，可以用现成的针头轻松注射，但凝胶状的稳定性足以在体内持续整整四个月。GLP-1药物的分子被配制成水凝胶，随着时间的推移，水凝胶也会慢慢融化。

医生将一小块被称为“储藏库”的满载药物的水凝胶注射到皮肤下一个方便的位置，比如腋下。工程师的关键是设计水凝胶，使这个仓库足够小，让病人感到舒适和不显眼，但又足够大，足够耐用，可以持续整整四个月。阿佩尔认为，他的团队已经实现了这种控制。

Appel说:“我们选择四个月的时间，是为了配合人们实际与医生或内分泌学家见面的节奏，这也是为什么我们对释放期如此明确的原因。”

到目前为止，该团队已经在实验室大鼠身上测试了这种新的药物输送系统，取得了很大的成功。Appel指出，在大鼠中，与每日注射一种领先的商业药物相比，单次注射这种基于水凝胶的疗法可以改善血糖和体重的管理。

Appel说，虽然这种特殊的水凝胶是专门为GLP-1 4个月的检查方案设计的，但该团队已经成功地调整了释放时间框架，从几天到6个月不等。他补充说，这种系统已经被用于其他蛋白质、疫苗，甚至治疗细胞，有证据表明，GLP-1药物也可以降低心血管疾病的风险。

所有这些迹象都表明，这种给药系统有可能应用于其他药物和其他条件。

Appel谈到未来的前景时说:“对于患有1型糖尿病的儿童，甚至有非常有希望的结果。”

接下来将在猪身上进行测试，猪的皮肤和内分泌系统与人类最相似。如果这些试验按计划进行，阿佩尔可能会在一年半到两年内进行人体临床试验。

Appel说:“至少，我们已经为延长基于GLP-1的治疗性抗糖尿病和抗肥胖治疗的释放铺平了道路，这可能对2型糖尿病的管理产生有益的影响，也许对其他疾病也有好处。”

参考文献:Use of a biomimetic hydrogel depot technology for sustained delivery of GLP-1 receptor agonists reduces burden of diabetes management” by Andrea I. d’Aquino, Caitlin L. Maikawa, Leslee T. Nguyen, Katie Lu, Ian A. Hall, Carolyn K. Jons, Catherine M. Kasse, Jerry Yan, Alexander N. Prossnitz, Enmian Chang, Sam W. Baker, Lars Hovgaard, Dorte B. Steensgaard, Hanne B. Andersen, Lotte Simonsen and Eric A. Appel, 21 November 2023, Cell Reports Medicine.