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【摘要】

人體通過D-葡萄糖與生物受體的特異性結合啟動，具有精細的代謝系統來調節血液中的D-葡萄糖水平，但不能釋放胰島素會誘發高血糖或I型糖尿病。雖然胰島素輸送是一種有效的高血糖治療形式，但用于按需補充的胰島素釋放的自我調節觸發仍然不足。

最近，鄭州大學基礎醫學院梅英武副教授，陜西科技大學Renqi Wang博士、陳詠梅教授團隊共同提出了一種仿生葡萄糖觸發-胰島素釋放系統，即一種預載胰島素的雙齒 β-環糊精基水凝膠；雙自我調節系統顯示特定的 D-葡萄糖反應，以實現準確監測和同時按需觸發胰島素釋放。D-葡萄糖與雙齒β-環糊精之間的特異性結合誘導質子的釋放，導致水凝膠的宏觀膨脹，隨后觸發胰島素的按需和長期補充。相反，D-葡萄糖的異構體，如 D-果糖和 D-半乳糖，會導致水凝膠收縮，并延遲胰島素釋放。I 型糖尿病小鼠模型的體內研究確定，雖然雙齒 β-CD 水凝膠預裝了短效胰島素，但它可以在12小時內對血糖水平進行長效控制。相關論文以題為Biomimetic Glucose Trigger-Insulin Release System Based on Hydrogel Loading Bidentate β-Cyclodextrin發表在《Advanced Functional Materials》上。

【總結】

雙齒 β-CD 通過三個簡單的反應很容易合成，從 DMβCD 和對（溴甲基）苯基硼酸開始。雙齒β-CD的形成過程被發現是尺寸選擇性的，因為從間（溴甲基）苯基硼酸試劑中，不能提供雙齒β-CD衍生物。雙齒 β-CD（即 4-CH2PACD）包含葡萄糖狹縫，并顯示出與 D-葡萄糖的高效特異性結合。合成的 4-CH2PACD 被摻雜到 PAAm 水凝膠中，賦予水凝膠對 D-葡萄糖的特異性反應。具體而言，當凝膠在 D-葡萄糖溶液中平衡時，水凝膠的膨脹是可見的，而在 D-葡萄糖異構體（如 D-果糖和 D-半乳糖）溶液中則收縮。發現這種特征有利于自我調節的特定葡萄糖響應性胰島素釋放，因為溶液中高濃度的 D-葡萄糖會導致凝膠膨脹并增加網格尺寸。體內試驗表明，在 T1DM 中預加載雙齒 β-CD 和短活性胰島素的 PAAm 水凝膠能夠實現長期持續的血糖控制。預計這種簡便的合成方法將為雙齒 β-CD 作為各種重要生物化合物或代謝物的受體的合成打開一扇新的大門。考慮到 β-CD 與許多生物或藥物活性化合物之間的多功能主客體內含物，以及雙齒 β-CD 與靶向生物分子之間的特定相互作用，為 DSGTIR 開發了一種新機制。